偏振光成像技术用于肿瘤病变检测的研究进展

偏振光成像是一种非标记、无损伤检测技术,它与现有非偏振光学方法硬件兼容,但能提供更丰富的样品结构和光学信息,并且对亚波长微观结构变化十分敏感.最近,偏振光成像方法在生物医学,特别是肿瘤癌症检测领域显示出很好的应用前景.本文介绍了常用的偏振光散射成像方法,包括偏振差、偏振度、旋转线偏振成像、偏振显微、穆勒矩阵成像等,并展示这些偏振方法在生物医学领域,特别是癌症检测方面的最新研究进展.目前偏振差、偏振度等成像方法已被初步用于皮肤癌的诊断,而穆勒矩阵包含更为丰富的组织微观结构信息,因而具有更好的诊断应用前景.通过对穆勒矩阵进行分解、变换等处理,可获得具有明确物理意义的成像参数,并发展为针对不同应用的特异性方法.目前,随着新型光源、偏振器件和探测器的出现,特别是数据计算处理能力的急剧提升,偏振成像在数据解释和测量方法方面的研究快速发展,已经在生物医学领域显示出很好的应用前景.     

基于旋转偏振角的线偏振扫描成像方法研究

提出一种基于旋转偏振角的新的偏振光成像方法:改变入射线偏振光偏振角和检偏角,采集样品图像系列,总结出背向散射光2个正交偏振分量的光强差关于入射线偏振光偏振角和检偏角的函数关系式.通过对模拟散射介质,猪肉脂肪,猪肉骨骼肌和牛肉骨骼肌等样品进行实验,论证了偏振差函数式中各个参数与样品光学特性之间的联系,并从中提取出2个相互独立的参数,分别表征样品的纤维方向角和光学各向异性度,从而实现对样品浅表层光学特性进行定量测量.和普通光强图像相比,用这些独立的光学信息生成不同基色的图像,能更直观明了地区分组织结构差异,具有潜在的临床医学应用价值,如成为一种皮肤疾病、皮肤损伤的检测方法.     

光学技术在早期龋齿检测中的应用

介绍了光学技术在口腔医学早期龋齿无损检测领域的应用,包括基于牙齿自体荧光效应的定量光导荧光技术和激光龋齿检测技术;基于光散射效应的数字化显影光纤透照术,以及基于牙釉质双折射效应的偏振敏感光学相干断层术和偏振拉曼光谱技术.详细介绍了各种光学方法应用于龋齿检测的基本原理、实验方案和研究现状,并对不同的光学方法进行比较.最后,提出基于频域荧光寿命成像的早期龋齿检测方法,并对该方案的技术路线进行了介绍.     

偏振态显微成像技术用于细胞热损伤检测的研究

本文采用偏振态显微成像系统对生物细胞热损伤进行监测。选取洋葱细胞、绿萝细胞作为实验样品,对洋葱细胞、绿萝细胞进行热损伤,通过比较细胞在热损伤前后的偏振态图像及其相应的偏振特性的变化,分析热损伤细胞的偏振特性变化而获得相关信息。实验结果表明,偏振态显微成像技术对于鉴别正常细胞和热损伤的细胞并评价细胞的损伤程度非常有效,比显微光强成像更清晰地反映了细胞形态结构发生的变化,在生物样品的特性研究及疾病诊断方面都有独特的优势,为鉴别与评价细胞损伤程度提供一种快速的、无损的、有效的新方法。     

Stokes参量共焦显微术用于弱各向异性物质的成像研究

提出将基于Stokes参量的偏振共焦显微成像技术应用于弱各向异性物质的成像研究。通过将分振幅Stokes参量测量法与共焦扫描成像技术相结合的方法,得到了基于Stokes参量测量的偏振共焦显微成像系统。利用该系统对具有弱各向异性的生物组织样品进行逐点测量,通过四个通道同时测量获得全部的Stokes参量。再以计算得到的偏振参量作为成像物理量进行图像重建,获得对应Stokes参量、偏振度、相位差、方位角和椭率角的空间分布图像,从而对生物组织实现细胞水平的偏振显微成像研究。实验结果表明:基于Stokes参量的偏振共焦显微成像技术能够获得弱各向异性的生物组织样品的显微图像,并通过比较样品的Stokes参量及相关偏振参量的分布图像,提取样品全部的偏振信息,从而为生物组织的特性研究提供更丰富的信息。     

利用偏振光散射方法检测癌细胞

血液中病变细胞的检测是疾病诊断的重要依据.在癌症的诊断过程中,血液中存在癌变细胞说明身体已经有癌变组织.因此,识别和检测这些细胞在医学上具有重要的意义.偏振是光的固有属性,可以通过检测光与物质相互作用后的偏振变化来检测物质的性质.本文首次利用偏振光散射方法对悬浮在磷酸缓冲液中的癌细胞进行研究,利用红细胞和癌细胞以及活着的癌细胞和死亡的癌细胞在偏振特征上的不同,对其进行了成功的分辨.该方法具有非侵入、无损伤、高灵敏、高分辨的特点.为癌症诊断和治疗效果评估提供新思路.     

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.     

红外成像技术在生命科学中的应用

红外成像技术是利用物体自身各部分对红外热辐射的差异把红外辐射图像转换为可视图像的技术.对红外成像技术历史进行了简单介绍,对远红外成像技术在生命科学包括医学、植物、动物及农业中的应用进行了综述,并对红外成像技术在生命科学中的应用作了展望.     

超声分子成像的研究进展

超声成像无创、无放射性、低成本、实时成像的优点,使其成为目前世界上应用最广的成像手段之一。特别是超声造影剂引入之后,超声成像的图像分辨率和灵敏度得到了大大提高,使超声成像在临床上得到了进一步应用。近年来,随着分子生物学和超声成像技术的不断发展,人们提出了＂超声分子成像＂的概念。它是一项结合了分子靶向造影剂和超声影像技术的能在分子水平下观察病理变化的新兴技术,目前这一技术还处于研究初期阶段。但大量临床前的研究成果已表明超声分子成像在诊断血管生成、炎症和血栓三种疾病具有很大应用前景。本文主要综述了目前常用超声造影剂的种类以及超声分子成像技术的研究现状,并对该技术进行了讨论和展望。     

数字X线探测器

现代科学和技术的发展,对医学成像领域产生了深刻的影响,近的来,随着计算机网络及远距离通信科术的发展,出现了ＰＡＣＳ（图像存档与通信系统）它是专门图像管理而设计的包括图像存档,检索,传送,显示,处理和拷贝的硬件和软件,它已经日益引起人们的重视,对于庞大的传统Ｘ线投影成像系统实现ＰＡＣＳ关键是先设法获取数字化的Ｘ线影像,本文中的我们针对数字Ｘ线机中用以来数字化的探测器技术进行了探讨。     

超声分子成像的研究进展

超声成像无创、无放射性、低成本、实时成像的优点,使其成为目前世界上应用最广的成像手段之一。特别是超声造影剂引入之后,超声成像的图像分辨率和灵敏度得到了大大提高,使超声成像在临床上得到了进一步应用。近年来,随着分子生物学和超声成像技术的不断发展,人们提出了"超声分子成像"的概念。它是一项结合了分子靶向造影剂和超声影像技术的能在分子水平下观察病理变化的新兴技术,目前这一技术还处于研究初期阶段。但大量临床前的研究成果已表明超声分子成像在诊断血管生成、炎症和血栓三种疾病具有很大应用前景。本文主要综述了目前常用超声造影剂的种类以及超声分子成像技术的研究现状,并对该技术进行了讨论和展望。     

绝对定量的多聚酶链式反应技术的发展现状及其生物医学应用

自1985年Mullis发明了体外多聚酶链反应(PCR)至今,PCR已经发展到第三代技术,即绝对定量的数字化PCR.PCR技术自问世以来,在遗传病、病原体、癌基因等分子诊断领域和法医鉴定等方面发挥了巨大作用.本文简要介绍了PCR技术的发展历程,综述和讨论了绝对定量的数字化PCR的技术路线和应用进展,总结提出了其进一步发展面临的问题,并展望了数字PCR技术在生物医学方面的发展前景.     

光声层析成像技术在骨坏死早期诊断中的应用

骨坏死是骨科临床常见的疾病,严重地影响人类健康及生存质量,临床研究表明骨坏死治疗效果取决该病的早期诊断．X线成像、计算机断层摄影(CT)及同位素骨扫描等一些传统的检查方法难以对骨坏死进行早期诊断,即使应用核磁共振成像(MRI)检测也存在很大的局限性,所以寻求一种简单易行、无创、价廉的早期诊断骨坏死的方法具有重要临床意义．光声层析成像是近年来发展起来的新技术,对哺乳动物组织可产生高对比、高分辨率影像．为探讨光声层析成像对骨坏死早期诊断的可行性,应用脉冲激光产生的光声成像技术对早期动物股骨头坏死模型及人股骨头坏死标本进行图像重建分析,实验结果显示,重建图像和股骨头坏死标本的部位、形状及尺寸完全吻合,成像系统空间分辨率为0.3 mm,表明光声层析成像技术有望成为一种有效的诊断早期骨坏死的新方法．     

超声弹性成像技术在乳腺肿块诊断中的研究进展及应用

超声弹性成像技术(UE)是一种新的超声成像技术,能够根据组织硬度进行成像,估计出组织内部的弹性信息,从而反映它的结构特点,该技术较传统触诊检查更加客观,在乳腺肿块的鉴别诊断中有较高的价值,其临床应用广泛并且得到了快速的发展。现就国内外文献对UE技术的原理、图像分析方法、技术研究进展及其在乳腺肿块鉴别诊断中的应用进行综述。     

基于帧间光流特征和改进RNN的草鱼摄食状态分类

针对鱼类连续摄食行为较难识别与量化的问题, 提出一种基于帧间光流特征和改进递归神经网络(Recurrent neural network, RNN)的草鱼摄食状态分类方法。首先利用偏振相机搭建户外池塘采样系统, 采集不同偏振角度水面图像, 并基于图像饱和度和亮度模型自动选择低反光角度图像, 构建图像样本库; 其次通过光流法提取帧间运动特征, 并基于投饲机开关状态构建时间序列帧间特征样本集, 然后利用样本集训练改进RNN分类网络。以上海市崇明区瑞钵水产养殖专业合作社的试验数据对该方法进行验证。结果表明, 研究方法综合准确率为91%, 召回率为92.2%, 均优于传统的鱼类摄食行为识别方法。研究结果可为鱼类精准投喂技术研究提供参考。     

组织模型偏振散射光谱特性研究

结合偏振门技术和米氏散射理论,建立了组织模型的偏振散射差分光谱理论模型.计算分析了粒子群的平均尺寸、相对折射率变化时后向偏振散射差分光谱的特征.结果表明,利用偏振门技术测量的差分光谱主要是来自表层粒子的光信号,偏振散射差分光谱对粒子平均尺寸及相对折射率的变化比较敏感,随着粒子平均尺寸的增加,光谱振荡频率将增加,而随着相对折射率的减小,光谱的振幅减小,且差分光强值减小.该方法对于早期癌症检测具有潜在应用意义.     

生物活组织的背向二次谐波成像

光学二次谐波成像技术由于具有三维高分辨率、不需要荧光标记、对生物样品的杀伤效应小等特点,在生物医学研究上具有广阔的应用前景.在双光子荧光成像基础上,实现了适合对厚组织样品观测的背向光学二次谐波成像,探讨了背向二次谐波成像的特点和影响因素.通过对多种生物组织样品进行大量实验,发现胶原纤维和肌肉纤维均可以产生很强的背向二次谐波,并成功地将背向二次谐波成像技术应用于糖尿病患者皮肤的观测.背向二次谐波成像技术可望推广到病理检查等临床应用中.     

移动摄影数字化成像技术研讨会在沪召开

上海市医学会影像技术学分会、上海市医学放射专科分会PACS学组共同主办的"移动摄影数字化成像技术研讨会"于2011年5月19日在上海交通大学医学院瑞金医院召开,目的上交流数字化成像技术应用的经验,推进数字化成像技术在医疗诊断中的发展。上海市各医院放射专业医务人员100余名代表参加了会议。     

高时空分辨的脑功能光学成像研究进展

脑功能成像技术对深入分析脑的信息加工过程,揭示脑的高级功能至关重要,是目前国际研究热点,已经在神经科学研究和神经系统疾病的临床诊断方面取得了很大的进展.已有脑功能成像技术如:功能磁共振成像(fMRI)、正电子断层成像(PET)、脑电图(EEG)、脑磁图(MEG)等等,虽然已被成功用于脑功能研究,但是目前这些方法也存在着时间或空间分辨率不够的局限.比较而言,光学成像方法表现出其独特魅力.激光散斑衬比成像和内源信号光学成像由于能提供空间取样、时间分辨率及空间分辨率三者的最佳组合和不需加入外源性标记物等特点,与其他脑功能成像技术相比其优势可能更为突出.具有较高的时间和空间分辨率的这两种脑功能光学成像技术及其应用都取得了重大发展,成为研究脑皮层功能构筑和脑病理生理的有力工具.但是目前这两种成像方法也面临着一些挑战.     

荧光偏振技术在生命科学中的研究进展

荧光偏振技术(FP)作为一种新的检测技术已经广泛应用于生命科学的各个方面.本文对荧光偏振技术在生命科学中的研究进展做了详细的评述.介绍了荧光偏振技术的原理,评述了荧光偏振技术在生命科学中的研究热点方向.