光声成像在光动力疗法研究中的应用

组织氧合作用和光敏剂应用在疾病诊治中都有着重要的作用,因此其实时在体无损检测很有意义。光动力疗法涉及光敏剂、光和氧分子三大要素,其疗效受组织氧合作用影响。本文对光声成像(PAI)、光声寿命成像(PALI)和多光谱光声层析成像(MSOT)等光声成像技术在光动力疗法的研究和应用中的使用现状进行了综述。对相关设备系统在检测光敏剂、组织氧分压和微血管损伤等方面的应用原理和技术分别进行了介绍,并总结了这些技术的应用前景。     

光声成像及其在生物医学中的应用

光声成像是一种新近迅速发展起来、基于生物组织内部光学吸收差异、以超声作媒介的无损生物光子成像方法,它结合了纯光学成像的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性的优点,以超声探测器探测光声波代替光学成像中的光子检测,从原理上避开了光学散射的影响,可以提供高对比度和高分辨率的组织影像,为研究生物组织的结构形态、生理特征、代谢功能、病理特征等提供了重要手段,在生物医学临床诊断以及在体组织结构和功能成像领域具有广泛的应用前景.对光声成像技术的机理、光声成像技术和方法、光声图像重建算法以及光声成像在生物医学上的应用情况作一个简单介绍,希望有助于推动我国在该领域的科研和开发应用工作的迅速发展.     

热声、光声双模态早期乳腺肿瘤成像系统

本文提出一种热声、光声双模态乳腺肿瘤检测成像系统。本装置中,脉冲微波和脉冲激光分别为热声、光声激发源,产生的热声、光声信号被同一个超声探测器、同一套数据采集装置接收,用同一种成像算法重建出图像。该系统可同时获取多种互补的诊断参数,提高检测早期乳腺肿瘤的准确率。     

声聚焦层析增强的三维微波热声成像

本文提出了一种提高微波热声断层成像层析能力的方法和装置.基于热声成像原理和声聚焦理论,搭建了由超短脉冲微波源、384阵元环形探测器、声聚焦透镜、384-64通道采集切换系统、精密扫描位移平台构成的微波热声三维成像系统,并实现了模拟样品的断层成像.实验结果表明该系统能够实现亚毫米级分辨率的热声成像,通过声聚焦方法成倍地提高了其层析分辨率.这对推动微波热声CT技术走向临床具有重要的意义.     

在体光声成像检测损伤组织及体内异物

利用旋转扫描光声成像采集系统对脑损伤动物进行在体成像检测研究.对由金属物刺伤的脑内组织损伤和出血现象进行高分辨成像;光声成像成功定位小鼠颅骨内针刺损伤的位置和清晰展现组织损伤引致的颅内瘀血;成功利用光声成像观测到外损伤金属异物在颅内的形态结构及位置信息,分析了光声成像对金属异物定位检测和组织损伤出血分布的检测可行性,为提出新型的脑外伤检测技术作应用基础的研究.     

微波热声成像技术用于人体甲状腺检测

本文首次通过人体实验验证了微波热声成像技术用于人体甲状腺检测的可行性.文章首先讨论了该技术用于人体甲状腺检测的可行性;然后对3名志愿者的健康甲状腺进行了微波热声成像实验.结果表明:微波热声成像能够对人体健康甲状腺进行清晰成像,能够真实反映皮肤、甲状腺和气管等不同组织的结构特征;并且一次完整的检测过程时间约5 s,系统操作简单成像快速.综上所述,微波热声成像技术有望为甲状腺疾病的基础研究和临床诊断提供一种新的影像学参考.     

热声成像技术及其在生物医学中的研究进展

摘要：成像技术在疾病的诊断、治疗和监测中起着重要的作用。热声成像作为一种非电离和非侵入性的新型生物医学成像技术,结合了微波成像高对比度和超声成像高分辨率的优点。因其具有利用内源性对比剂（如水和离子）或多种外源性对比剂（或两者兼有）提供结构、功能、和分子信息的能力,在预临床和临床应用中显示出了巨大的潜力。近几十年来,由于微波辐射源和超声硬件的不断发展,热声成像技术已被广泛用于生物医学成像领域。本文阐述了热声成像的基本原理及成像特点,介绍了近年来热声成像技术在生物医学上的应用、当前在解决相应临床问题应用中的优势及研究现状,最后针对热声成像技术在现有生物医学中面临的挑战对该技术进行了展望。     

光声结合用于生物组织成像的研究进展

光声结合为生物组织层析成像提供了一种新的有效的手段。这种新方式克服了传统成像技术的一些不足,能获得更多的信息。本文总结了该领域三个主要研究方向的工作,同时分析了目前存在的问题。     

│ω│滤波器对光声成像的影响

光声成像结合了组织纯光学成像和组织纯声学成像的优点,是一种很有潜力的无损伤的医学成像技术。本文研究了四种不同的ω滤波器,即RL滤波器,SL滤波器,改进的SL滤波器和Kwoh-R eed滤波器,利用滤波反投影算法分析了它们对光声图像重建质量的影响,由仿真和实验结果表明,Kwoh-R eed滤波器对强噪音有着很好的抑制作用,能明显的提高图像的对比度。实验所用的光源为YAG激光器,波长为532 nm,重复频率为30 H z,脉宽为7 ns,探测器为针状的PVDF膜水听器,接收面积的直径为1 mm。     

光声结构与功能成像技术研究进展

光声成像技术利用短脉冲激光激发产生光声信号,可重建出组织的光吸收分布图像,它结合了纯光学成像的高对比度和纯声学成像的高分辨率特性.光声成像技术不仅能够有效的刻画生物组织结构,还能够精确实现无损功能成像,为研究生物组织的形态结构,生理、病理特征,代谢功能等提供了全新手段.本文简要分析了光声信号产生的机理,总结报道了目前实验室几套典型的成像系统及其最新应用进展,指出光声成像作为一种新型的生物医学成像方法,可望引发生物医学影像领域的一次革新.     

近红外标记的维甲酸类造影剂用于骨肉瘤成像的研究

目的：开发一种具有＂找寻、治疗、可视＂功能的生物造影剂。方法：采用化学合成的方法得到近红外标记的维甲酸类造影剂,并进行骨肉瘤细胞的体外结合试验;皮下接种裸鼠,构建骨肉瘤的异种移植模型,持续10d对裸鼠进行体内光学成像,观察药物在体内的重新分布,并最终用免疫组织化学法对成像结果进行验证。结果：体外细胞结合试验证明,合成的维甲酸造影剂可以很好的与人的骨肉瘤细胞相结合,进而内化。近红外光学成像表明,该造影剂可用于骨肉瘤的早期和晚期诊断。全身成像显示了在肿瘤和肝脏的高信号强度。正电子发射断层显像（PET）显示肿瘤部位具有较高水平的18F-FDG代谢。剂量增加反应和毒性试验表明,高剂量的维甲酸造影剂必然与其全身毒性息息相关。免疫组化染色显示,发光组织中肿瘤细胞呈阳性。结论：合成的近红外标记的维甲酸造影剂可以用于检测人类骨肿瘤的异种移植,实现个体化分子诊疗的同时减少全身毒性。     

近红外标记的维甲酸类造影剂用于骨肉瘤成像的研究

目的:开发一种具有"找寻、治疗、可视"功能的生物造影剂。方法:采用化学合成的方法得到近红外标记的维甲酸类造影剂,并进行骨肉瘤细胞的体外结合试验;皮下接种裸鼠,构建骨肉瘤的异种移植模型,持续10d对裸鼠进行体内光学成像,观察药物在体内的重新分布,并最终用免疫组织化学法对成像结果进行验证。结果:体外细胞结合试验证明,合成的维甲酸造影剂可以很好的与人的骨肉瘤细胞相结合,进而内化。近红外光学成像表明,该造影剂可用于骨肉瘤的早期和晚期诊断。全身成像显示了在肿瘤和肝脏的高信号强度。正电子发射断层显像(PET)显示肿瘤部位具有较高水平的18F-FDG代谢。剂量增加反应和毒性试验表明,高剂量的维甲酸造影剂必然与其全身毒性息息相关。免疫组化染色显示,发光组织中肿瘤细胞呈阳性。结论:合成的近红外标记的维甲酸造影剂可以用于检测人类骨肿瘤的异种移植,实现个体化分子诊疗的同时减少全身毒性。     

Multifrequency Microwave Imaging for Brain Stroke Detection

CT and MRI are often used in the diagnosis and monitoring of stroke. However, they are expensive, time-consuming, produce ionizing radiation (CT), and not suitable for continuous monitoring stroke. Microwave imaging (MI) has been extensively investigated for identifying several types of human organs, including breast, brain, lung, liver, and gastric. The authors recently developed a holographic microwave imaging (HMI) algorithm for biological object detection. However, this method has difficulty in providing accurate information on embedded small inclusions. This paper describes the feasibility of the use of a multifrequency HMI algorithm for brain stroke detection. A numerical system, including HMI data collection model and a realistic head model, was developed to demonstrate the proposed method for imaging of brain tissues. Various experiments were carried out to evaluate the performance of the proposed method. Results of experiments carried out using multifrequency HMI have been compared with the results obtained from single frequency HMI. Results showed that multifrequency HMI could detect strokes and provide more accurate results of size and location than the single frequency HMI algorithm.     

多光谱成像技术在生物医学中的应用进展

多光谱成像(multispectral imaging,MSI)技术在生物医学可视化方面是一种新技术,它结合了两个已建立的光学模块:成像学和光谱学。它的原理是基于液晶可调谐滤光片,从可见光到近红外波长(400-970nm)区域获取多光谱图像。自从MSI系统加上显微镜商品化以来,MSI已经成为一种快速发展的领域,可应用于细胞生物学、临床前药物开发和临床病理学等。国外已有大量关于MSI在生物医学中应用的研究报道,但国内报道少见。本文主要对多光谱成像的基本原理,近三年内该技术在生物医学领域的应用进展作一简要综述。     

生物技术在食品检测方面的应用

综述了DNA探针、PCR、生物芯片、胶体金免疫层析及ELLSA等生物技术的基本原理及其在食品检测方面的应用。     

多光子显微成像技术在脑部疾病研究中的应用

由于多光子显微技术具有高时空分辨率、低损伤性、可对活体长时间成像等特点,近年来已被广泛应用于生物医学等领域,并且在多种疾病诊断中展现出巨大的应用潜力.尤其是在脑部疾病的研究中,利用多光子成像技术可实现对复杂神经网络的研究,包括对脑部神经细胞、血管、肿瘤等进行实时成像并研究各自之间的相互作用,能进一步揭示脑疾病的发病机制并指导检测治疗方法的开发.本文简要介绍了多光子成像技术的基本原理及特点,总结了其在阿尔茨海默病、脑中风、脑肿瘤等多种脑部疾病中的应用,详细阐述了近年来利用多光子成像技术在脑部疾病研究中所获得的成果,并对多光子成像技术的发展前景进行了展望,预期其在脑部疾病的研究中将发挥更大的作用.     

纳米金在分子影像学中的应用进展

分子影像学的出现将传统的以解剖结构为成像基础的医学影像学带入到以图像阐释细胞/分子结构和功能以及病理改变的新时代。伴随着"后基因组"时代的到来以及"个体化医疗"的兴起,分子影像学对医学领域带来了里程碑式的革命并日益发挥重要作用。在分子影像领域,寻找最佳的分子影像探针/对比剂以及成像方法,以获取更多的细胞或者分子的功能及病理改变的信息日益成为热门的研究领域。纳米金籍其自身的优点在分子影像学的发展中展示出日益广阔的前景。本文就分子影像学的相关技术及纳米金在分子影像学中的应用进展作一简要综述。     

纳米金在分子影像学中的应用进展

分子影像学的出现将传统的以解剖结构为成像基础的医学影像学带入到以图像阐释细胞／分子结构和功能以及病理改变的新时代。伴随着“后基因组”时代的到来以及“个体化医疗”的兴起,分子影像学对医学领域带来了里程碑式的革命并日益发挥重要作用。在分子影像领域,寻找最佳的分子影像探针／对比剂以及成像方法,以获取更多的细胞或者分子的功能及病理改变的信息日益成为热门的研究领域。纳米金籍其自身的优点在分子影像学的发展中展示出日益广阔的前景。本文就分子影像学的相关技术及纳米金在分子影像学中的应用进展作一简要综述。     

在体生物发光成像技术在生物医学中的应用

在体生物发光成像技术采用萤光素酶基因标记细胞及DNA,利用灵敏的光学检测仪器,实时直观地监测活体小动物体内感染性疾病的发生发展、肿瘤的生长及转移及引发的免疫反应、特定基因的表达等诸多生物过程。通过对同一组实验对象在不同时间点进行记录,跟踪同一观察目标(标记细胞、病原微生物或基因)的移动及变化,与传统的动物实验方法相比,在体生物发光成像得到的数据具有更高的可信度。近年来因其灵敏度较高、不涉及放射性物质、所得结果直观等优势,该技术已普遍应用于生物医学、药物开发等研究领域。