肾组织脱水对组织光学吸收和散射特性的影响

研究肾组织脱水对组织的吸收和散射特性的影响,实验利用带积分球附件的分光光度计和采用反向倍增法获取组织对532 nm和1064 nm波长的吸收和散射特性。结果表明:在37℃下脱水的肾组织对532 nm和1064 nm的吸收系数和约化散射系数都是随着脱水率的增大而明显地增大的,在37℃下脱水的肾组织对532 nm和1064 nm的吸收系数均明显地较自然的肾组织对相应波长的吸收系数要大,而在37℃下脱水的肾组织对532 nm和1064 nm的约化散射系数也明显地较自然的肾组织对相应波长的约化散射系数要大,在相同脱水率下的肾组织对于532 nm的吸收系数和约化散射系数都明显地较其对1064 nm的吸收系数和约化散射系数要大。研究结果提示,组织脱水、脱水的温度和脱水时间是影响肾组织的吸收和散射特性的重要因素。     

用组织光学特性鉴别诊断人离体的正常膀胱和膀胱癌组织

研究正常人膀胱和膀胱癌组织在Kube lka-Munk二流模型下对476.5 nm,514.5 nm和808 nm波长的激光的光学特性的差异。采用双积分球系统和Kube lka-Munk二流模型进行测量研究。实验结果表明,正常膀胱和膀胱癌组织在Kube lka-Munk二流模型下对476.5 nm,514.5 nm和808 nm波长的每一个波长的激光的吸收、散射、总衰减、有效衰减系数都有非常显著性的差异(P<0.01)。膀胱癌组织对476.5 nm,514.5 nm和808nm波长的激光的吸收系数明显地较正常膀胱组织对相应波长的激光的吸收系数要大(P<0.01),膀胱癌组织对476.5 nm和514.5 nm波长的激光的散射系数明显地较正常膀胱组织对相应波长的激光的散射系数要小(P<0.01),而膀胱癌组织对808 nm波长的激光的散射系数明显地较正常膀胱组织对同一波长的激光的散射系数要大(P<0.01)。膀胱癌组织对476.5 nm,514.5 nm和808 nm波长的激光的总衰减系数明显地较正常膀胱组织对相应波长的激光的总衰减系数要大(P<0.01),膀胱癌组织对476.5 nm,514.5 nm和808 nm波长的激光的有效衰减系数明显地较正常膀胱组织对相应波长的激光的有效衰减系数要大(P<0.01)。提示使用双积分球系统和Kube lka-Munk二流模型来确定离体的正常膀胱组织和膀胱癌组织对476.5 nm,514.5 nm和808nm波长的激光的光学特性的差异鉴别诊断病变的膀胱组织是一个有效的方法。     

热作用致良性前列腺增生组织对KTP/Nd:YAG激光的吸收和散射特性变化

研究了热作用下的良性前列腺增生(BPH)组织对532 nm的KTP和1064 nm的Nd:YAG激光的吸收和散射特性的变化及其差异,实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取BPH组织的吸收和散射特性。结果表明:热作用下的BPH组织对532 nm和1064 nm的吸收系数和约化散射系数都是随着加热温度的变化而变化的,在20℃到80℃的温度范围内,BPH组织对532 nm的吸收系数和约化散射系数都分别显著地较其对1064 nm的吸收系数和约化散射系数要大,其对532 nm和1064 nm的吸收系数的最大值都在20℃,其值分别为1.663 mm-1和0.127 mm-1,最小值分别在50℃和70℃,其值分别为0.864 mm-1和0.034 mm-1,其对532 nm和1064 nm的吸收系数的最大差异在70℃,其值为2647%,其对532 nm和1064 nm的约化散射系数的最大值都在80℃,其值分别为2.036 mm-1和1.421 mm-1,最小值分别在50℃和70℃,其值分别为1.499 mm-1和0.246 mm-1,其对532 nm和1064 nm的约化散射系数的最大差异在70℃,其值为555%,在70℃的热作用下BPH组织达到完全热凝固,其对532 nm和1064 nm的吸收和散射特性的差异达到最大值。     

热作用对肾组织光传输特性的影响

研究了热作用下的肾组织对532 nm和1064 nm波长的光学特性的影响。实验利用带积分球附件的分光光度计和采用反向倍增法获取组织的光学特性,结果表明热作用下的肾组织对532 nm和1 064 nm的吸收系数和约化散射系数都是随着加热温度的变化而变化的。在25℃到80℃的温度范围内,肾组织对532 nm的吸收系数和约化散射系数都分别显著地较其对1064 nm的吸收系数和约化散射系数要大。其对532 nm和1 064 nm的吸收系数的最大值都在80℃,其值分别为1.121 mm-1和0.269 mm-1,最小值都在25℃,其值分别为0.131 mm-1和0.019 mm-1。其对532 nm和1 064 nm的约化散射系数的最大值分别在80℃和70℃,其值分别为2.905 mm-1和0.705 mm-1,最小值都在25℃,其值分别为0.391 mm-1和0.184 mm-1。研究结果提示,热作用的温度是影响肾组织的吸收和散射特性的重要因素。     

Kubelka—Munk模型下的兔血管对He—Cd激光的散射与吸收特性

测量了兔动脉和静脉夺He-Cd激光的反射和透射传输特性。实验采用两积分球系统及波长为441.6nm的He-Cd激光器,并根据测量数据及采用Kubelka-Munk模型分析和计算了兔动脉和静脉组织对该波长激光的吸收系统、散射系数及总的光强I（x）及前向散射通量i(x)和后向散射通量j(x）随厚度的变化情况。结果表明,兔动脉和静脉的温反射率和透射率有明显差别,而且,动脉对激光的吸收系数明显较静脉的要小,耐动脉对激光的散射系数却明显较静脉的要大,在动脉和静脉组织中总的光强I(x)及前向散射通量i(x)和后向散射通量j(x)随厚度的变化情况也有明显的区别。     

自然和热凝固的人肝组织对KTP/YAG激光的光学特性的比较研究

本文采用双积分球测量系统和Inverse Add ing-Doub ling方法,研究了自然和热凝固的人肝组织对532nm的KTP激光和1 064 nm的Nd:YAG激光的光学特性。结果表明:热凝固的人肝组织对532 nm的KTP激光的吸收系数较自然的肝组织的吸收系数增大了23.5%(P<0.05),热凝固的肝组织对1 064 nm的Nd:YAG激光的吸收系数较自然的肝组织的吸收系数减小了34.3%(P<0.05)。热凝固的人肝组织对532 nm的KTP激光的散射系数较自然的肝组织的散射系数增大了4.50倍(P<0.05),热凝固的肝组织对1 064 nm的Nd:YAG激光的散射系数较自然的肝组织的散射系数增大了6.41倍(P<0.05)。热凝固的人肝组织对532 nm的KTP激光的各向异性因子较自然的肝组织的各向异性因子减小了5.47%,热凝固的肝组织对1 064 nm的Nd:YAG激光的各向异性因子较自然的肝组织的各向异性因子减小了1.95%。     

532 nm和808 nm激光及其线偏振激光辐照人正常膀胱与膀胱癌组织光学特性

采用双积分球系统和光辐射测量技术的基本原理 ,以及运用生物组织的光学模型 ,研究了 5 32nm和80 8nm激光及其线偏振激光辐照人正常膀胱和膀胱癌组织的光学特性 .结果表明 :膀胱癌组织对同一波长的激光或其线偏振激光的衰减明显较正常膀胱组织的要大 ,膀胱癌组织对 5 32nm和 80 8nm激光的衰减均较其线偏振激光的要略大一些 .膀胱癌组织对 5 32nm和 80 8nm激光及其线偏振激光的衰减明显较正常膀胱组织的要大 .正常膀胱或膀胱癌组织对同一波长的激光及其线偏振激光的折射率均没有明显的差异 ,膀胱癌组织对 5 32nm和80 8nm激光的折射率比正常膀胱的明显要大 .Kubelka Munk二流模型下 ,两种组织对同一波长的激光或其线偏振激光的光学特性均有显著性差异 (P <0 0 1) .同一组织对不同波长的激光及其线偏振激光的光学特性也有显著性差异 (P <0 0 1) ,正常膀胱组织对同一波长的激光及其线偏振激光的光学性有明显差异 ,而膀胱癌组织对同一波长的激光及其线偏振激光的光学特性则没有明显差异 .膀胱癌组织对 5 32nm和 80 8nm激光及其线偏振激光的前向散射通量i (x)、后向散射通量 j (x)、总散射通量I (x)的衰减均较正常膀胱组织的明显要大得多 ,且其i (x)均明显较j (x)要强     

无损光学法测量人胃粘膜/粘膜下层组织的光衰减特性

研究了人正常胃粘膜及粘膜下层组织对640 nm,690 nm,740 nm,790 nm,840 nm和890 nm波长的钛宝石激光的光衰减特性以及光学穿透深度,实验采用激光斜入射式空间分辨反射光和CCD探测器以及非线性拟合确定组织光学特性。结果表明:人正常胃粘膜及粘膜下层组织对六个波长的激光的有效衰减系数和光学穿透深度都是随着激光波长的变化而变化的。其有效衰减系数的最大值在640 nm,其值为1.12 mm-1,最小值在790 nm,其值为0.901 mm-1,最大差异在790 nm和890 nm之间,其值为19.9%,最小差异在690 nm和740nm之间,其值为2.83%。其光学穿透深度的最大值在790 nm,其值为1.11 mm,最小值在640 nm,其值为0.890 mm,最大差异在640 nm和790 nm之间,其值为24.7%,最小差异在690 nm和740 nm之间,其值为2.97%。     

兔血管对He—Ne激光的反射、透射、吸收系数和散射相函数的研究

本文运用光生物学、基础医学以及物理学的基本理论 ,探讨了兔血管组织的激光传播特性 ,定量测定了兔血管组织的激光传输参量。采用标准积分球测量了兔血管组织样品在 632 .8nmHe Ne激光照射下的透射率 (T)和反射率 (R) ,推算吸收率 (A)。并把分光仪改装为光散射测量装置 ,测量了 632 .8nmHe Ne激光照射下 ,- 90°～ 90°散射角范围内的散射相函数S(θ) ,计算平均散射余弦 μ。结果表明 :兔动脉对He Ne激光的漫反射率比静脉的大 (P <0 .0 1 ) ,而透射率却明显比静脉小 (P <0 .0 1 ) ,而动脉的吸收系数明显地比静脉要小 ,He Ne激光对静脉的穿透深度明显比动脉的要大。兔动脉和静脉对He Ne激光有较强的反向散射 (μa<0 .5 ,μν<0 .5) ,且静脉的反向散射明显较动脉的要强 ,其相应的散射相函数S(θ)有着明显的差别。兔动脉和静脉对He Ne激光的反射、透射、吸收系数及散射相函数等光学性质的明显不同提示在应用He Ne激光进行血管疾病的治疗时应加以考虑。     

结肠腺瘤的免疫组织化学及组织化学研究

本文应用免疫组织化学CEA、MC_5(PAP法)和组织化学AB(PH2.5)/PAS、HID/AB(PH2.5)染色方法,对43例结肠腺瘤、52例结肠腺瘤伴中、重度不典型增生,13例结肠腺瘤伴癌变,15例结肠腺癌和10例正常结肠组织进行了相关抗原及大肠粘蛋白的研究探讨。结果发现五类组织之间其着色含量都呈现一定的差异,尤其是随着腺瘤的异型程度增大,这种差异更为明显。本实验结果提示,上述染色法对结肠腺瘤癌变的逐渐演变过程的变化具有一定的参考价值。     

A Comparative Study of Internal Light Environment in Bifacial Leaves of Different Plants

Parameters of light propagation in plant leaves — absorption and scattering coefficients, asymmetry of scattering — have been estimated on the basis of measured transmission and emission as well as internal fluxes. This estimation has been carried through by solving the inverse problem of the 4-flux radiative transfer — a theory considering forward and backward diffuse as well as directed components of the overall radiation in a multiple scattering sample. Using the gained parameters, light flux gradients in a two-layered model leaf have been calculated at different wavelengths. Monte Carlo simulation of absorption spectra performed with the parameters obtained with this treatment is in a good agreement with experimental spectra, thus substantiating the theory. Parallel calculations with the two-flux (Kubelka-Munk) theory provide an estimation of the accuracy and applicability of this more simple treatment. Calculations have been performed for three different plants: Catalpa bignonioides, Tilia americana and Vitis riparia.     

Rapid Determination of Oxygen Saturation and Vascularity for Cancer Detection

A rapid heuristic ratiometric analysis for estimating tissue hemoglobin concentration and oxygen saturation from measured tissue diffuse reflectance spectra is presented. The analysis was validated in tissue-mimicking phantoms and applied to clinical measurements in head and neck, cervical and breast tissues. The analysis works in two steps. First, a linear equation that translates the ratio of the diffuse reflectance at 584 nm and 545 nm to estimate the tissue hemoglobin concentration using a Monte Carlo-based lookup table was developed. This equation is independent of tissue scattering and oxygen saturation. Second, the oxygen saturation was estimated using non-linear logistic equations that translate the ratio of the diffuse reflectance spectra at 539 nm to 545 nm into the tissue oxygen saturation. Correlations coefficients of 0.89 (0.86), 0.77 (0.71) and 0.69 (0.43) were obtained for the tissue hemoglobin concentration (oxygen saturation) values extracted using the full spectral Monte Carlo and the ratiometric analysis, for clinical measurements in head and neck, breast and cervical tissues, respectively. The ratiometric analysis was more than 4000 times faster than the inverse Monte Carlo analysis for estimating tissue hemoglobin concentration and oxygen saturation in simulated phantom experiments. In addition, the discriminatory power of the two analyses was similar. These results show the potential of such empirical tools to rapidly estimate tissue hemoglobin in real-time spectral imaging applications.     

用蒙特卡罗方法模拟光在多层组织中的吸收特性

在讨论目前新颖的组织功能成像打骂能性（例如光声成像）时,光子在组织中的吸收和散射特性是一个很重要的问题,鉴于这一点,本文利用一个多层模型研究了光子在皮肤,脂肪和肌肉组织中的吸收和散射特性,得到了在组织中某一深度处光子在一个平面上的吸收分布,以及在不同吸收系数和散射系数的情况下,光子的反射,吸收和透射几率,结果表明在经过多次散射后,大部分的光子被吸收,在本文的模型中只有7.3%的光子从表面反射（包括镜面反射和漫反射）,还讨论了不同光学参灵敏对参流分布的影响。     

超声调制生物介质中光子自相关性质研究

本文首次用Monte Carlo方法研究了超声调制生物介质中散射光子的时间自相关性质,讨论了超声参数、介质的散射系数和吸收系数对自相关函数的影响。正常生物组织和病变生物组织的自相关函数有明显的判别,超声调制自相关函数为光学医学诊断提供了一种新参考。     

Image reconstruction of optical attenuation coefficient variation in biological tissues

A procedure for non-invasive imaging of the optical attenuation coefficient variation of in vivo thick organs/tissues is developed. The laser back-scattered surface profiles at various locations of human forearm, by multi-probe reflectometer, are measured. These profiles are matched by iterative procedure, with that as obtained by Monte Carlo simulation and the corresponding values of attenuation coefficient (equal to the sum of absorption and reduced scattering coefficients) are determined. By interpolation of this data a 100 x 100 grid is constructed and after median filtering of this data a color-coded image of the variability of the optical attenuation coefficient of the forearm is obtained. These images in different subjects show variation due to change in overall tissue composition and blood pooling. This non-invasive imaging procedure may help in identifying the diseased affected regions in healthy tissues and in application of photodynamic therapy.     

Effect of thermal damage and biaxial loading on the optical properties of a collagenous tissue

Thermal denaturation can induce marked changes in the optical and mechanical properties of collagenous tissues. The optical properties are important in both therapeutic and diagnostic applications of lasers in medicine. Although mechanical stress can be caused by collagen shrinkage in laser-based therapies, how the mechanical loading state affects the optical properties is not well understood. We used a new computer-controlled biaxial testing system to subject bovine epicardium to various loading conditions both before and after multiple levels of thermal damage. An integrating sphere technique was used to measure transmittance and diffuse reflectance, from which absorption and scattering coefficients were calculated using a Monte Carlo method. Results showed that the scattering coefficient increased with increasing mechanical load but decreased as the degree of thermal damage increased. There was no significant change in the absorption coefficient due to thermal damage over the ranges studied.