多波长光声层析成像技术用于人体气管探测

目的 通过多波长光声层析成像技术对气管结构进行重建成像.方法 基于阵列换能器的光声成像技术对7名志愿者的气管进行了多波长光声层析成像实验,研究光声层析成像技术对气管不同呼吸相、不同层面的高分辨率(高达150 μm)图像特征,并对该技术的成像优劣性进行评价.结果 光声层析成像技术能对人体气管进行清晰成像,能够真实反映气管...     

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．     

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。     

不同方位探测对光声成像的影响

为了研究在不同方位探测光声信号对光声层析成像的影响,采用了数值仿真计算,得出了在有限角度扫描的情况下,吸收体分布与探测方向呈45度夹角时,成像效果较好;在条件允许的情况下,采用全方位探测扫描,其成像效果最好。该研究结果对光声成像扫描轨迹的设计、成像效果评估具有较好的参考价值。     

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。     

基于压缩感知理论的光声成像方法研究现状

光声成像是一种新兴的无损生物医学成像方法,因其兼具高灵敏的光学对比度和超声能够对深层组织进行高分辨成像的优点,已经成为当前生物医学成像领域发展最快的技术之一。光声成像的光吸收对比度能够反映生物组织微小的组织病变,与血氧饱和度等多种功能和生理信息紧密相关,目前已被证明在肿瘤血管新生研究、早期癌症检测和心血管疾病诊断等方面有很大的应用潜力。基于超声阵列探测的常规光声计算层析成像系统,数据采集量大,由此导致的较低数据采集和成像速度成为制约该技术临床应用和转化的重要因素。压缩感知理论可以在远低于Nyquist采样定理的欠采样方式下,高质量重建信号,已被广泛用于信号处理和传统的医学图像重建领域。自2009年压缩感知理论被应用于光声成像以来,已有的研究结果表明,该方法为解决目前大区域光声成像的数据采集和成像速度问题提供了一条有效的途径。本文将重点介绍压缩感知理论用于光声成像的基本原理、研究现状、面临的问题和应用前景。     

快速微波热声层析成像在生物医学中的潜在应用

介绍了一种快速热声层析成像方法和装置,成功实现了生物组织的二维热声层析成像及异物检测.实验中采用频率为1.2 GHz的脉冲微波作为激发源,中心频率为3.5 MHz的320振元线性阵列探测器接收热声信号,然后用有限场滤波反投影方法重建得到热声层析图像.与原有方法相比,勿需全方位扫描采集数据,能大量节省时间,重建图像的对比度和抗噪声能力有极大提高.该方法和系统有望应用于乳腺癌早期检测、体内异物检测、微波热疗效果监测等方面.     

植物叶片的相位解析光声光谱和光声相位谱

用相位解析法获得的未损伤植物叶片叶肉组织的光声光谱,与叶片的光声相位谱进行了比较．发现植物叶片的光声相位谱与叶绿体光吸收带之间呈现互补关系．叶片表皮的光声相位谱存在持有的波谷结构．不同调制频率的光声相位谱有较大的差异．这些现象表明光声相位谱与光声光谱一样,也可对未损伤的层状生物样品作深度剖面分析．     

适用于植物光合作用的光声池设计研究进展

光声光谱检测可很好地应用在植物光合作用的研究领域,可更有效于传统检测方法并已在大量检测研究中得以证明。在一套光声光谱仪检测装置中,光声池是其核心部件,其设计好坏直接影响着实验的结果。文章阐述了适用于植物光合作用的光声池的设计方法及其需要关注的关键问题;展望了植物光合作用的光声光谱检测与其他检测方法联用的重点及其研究方向;提出了光声池设计中应着重关注其活体实时在线检测及其相关技术问题。     

叶绿素的脉冲激光光声研究

用光声法研究了叶绿素的光声信号与入射激光能量及激光照射时间的关系。用液体流动光声池与高效液相色谱联机,在610nm处得到叶绿素a、b的光声色谱图,研究了叶绿素a/b比值与激光辐照时间的函数关系。     

一体化光声乳腺成像系统

本文报道了一种一体化光声乳腺成像系统,利用光纤束与柔性探测器相匹配形成一体化光声激发-耦合-探测,因此与传统的光声成像系统相比,该系统具有形态适应性的优势,并可以实现大视场的光声成像。本文通过样品实验和离体乳腺肿瘤成像实验,探究该系统的成像能力,证明该系统具有大规模临床乳腺肿瘤筛查的潜力。     

用侧向光源进行前列腺光声扫描成像的研究（英文）

光声成像技术是近年来兴起的前列腺早期检测与成像的新技术。前列腺组织的结构特征需要一种无创的且光穿透深度足够大的光声激发方式。本文设计了一种可用于经由尿道对前列腺光辐照的侧向光源,并结合直肠处长焦区聚焦式超声换能器的光声探测展开了前列腺仿体的光声扫描成像。结果表明,侧向光源有利于单侧吸收体的定位和成像,具有较好的成像范围和深度,结合侧向光源的旋转可实现全方位成像。因此该侧向光源有望成为早期前列腺肿瘤光声成像技术中一种新型的光源结构,具有重要意义。     

用侧向光源进行前列腺光声扫描成像的研究

光声成像技术是近年来兴起的前列腺早期检测与成像的新技术.前列腺组织的结构特征需要一种无创的且光穿透深度足够大的光声激发方式.本文设计了一种可用于经由尿道对前列腺光辐照的侧向光源,并结合直肠处长焦区聚焦式超声换能器的光声探测展开了前列腺仿体的光声扫描成像.结果表明,侧向光源有利于单侧吸收体的定位和成像,具有较好的成像范围和深度,结合侧向光源的旋转可实现全方位成像.因此该侧向光源有望成为早期前列腺肿瘤光声成像技术中一种新型的光源结构,具有重要意义.     

基于有限元仿真定量探究贵金属纳米探针自组装诱导的非线性光声效应增强机制

构建高转化效率的功能纳米探针是推动光声分子成像发展的关键。随着光声分子成像技术的发展,具有非线性增强光声转换效率的自组装纳米探针逐渐成为研究热点,然而有关其非线性增强的定量研究尚未见报道。本文以纳米金球为例,利用有限元仿真定量探究金属纳米探针自组装诱导的非线性光热及光声效应,揭示自组装纳米探针光声效应增强规律,为构建具备高转换效率的光声自组装纳米探针奠定了理论基础。     

基于样品及点源光声信号逆卷积的光声成像方法

光声成像是一种新的生物组织成像方法,在目前的光声成像中,都是通过样品光声信号和超声探测器的脉冲响应来计算样品光吸收的投影,但是由于无法获得超声探测器较准确的脉冲响应,影响重建图像质量。提出一种新的计算样品光吸收投影的方法,从理论上给出了样品光吸收投影和样品及点源光声信号的关系,由样品及点源光声信号的逆卷积可直接计算样品光吸收的投影,点源光声信号通过聚焦入射激光直接测得。试验结果显示,重建图像和样品的相对位置、形状及尺寸完全吻合,成像系统空间分辨率达到0．3mm,证明这是一种有效的光声成像方法。     

窄等离子体吸收谱线宽度的纳米金锥用于光声成像

无损光声成像技术结合了纯光学成像高选择特性和纯超声成像中深穿透特性的优点,克服了光散射限制,实现了对活体深层组织的高分辨、高对比度成像。该成像技术对内源物质例如脱氧血红蛋白、含氧血红蛋白、黑色素、脂质等进行成像,提供了活体生物组织结构和功能信息,已经在生物医学领域表现出巨大的应用前景。然而,很多与病理过程相关的特征分子的光吸收能力较弱,在活体环境中难以被光声成像系统所识别,从而限制了光声成像技术的应用范围。基于功能纳米探针的光声成像-光声分子成像极大拓展光声成像的应用范围,可以在活体层面对病理过程进行分子水平的定性和定量研究,将为实现目标疾病的早期诊断提供强大的技术支持。本文发展在近红外具有窄吸收线宽(半高宽仅为60 nm)的纳米金锥作为新型的光声探针。通过选择不同径长比的纳米金锥,可以任意调节纳米金锥的吸收峰。通过调谐激光器的波长,可实现对不同吸收峰纳米金锥的选择性激发。纳米金锥将有可能用于多光谱光声成像,实现对不同靶标的目标分子探测。     

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。     

位相分辨偏振灵敏光学相干层析术:组织双折射特性的成像与定量分析

我们研制了一种基于光纤的位相分辨偏振灵敏光学相干层析成像系统。该系统中的偏振状态控制设量在参考臂而非光源臂上,因而使得光抵达样品的传输效率大大提高。鉴于光源的部分偏振性,入射于样品上的光含有任意偏振状态的分量,通过对参考光偏振状态的调制,就可相干地提取对应于入射光四种正交偏振状态并经样品后向散射的光信号。基于斯托克斯矢量夹角在无损光纤系统传输的变换不变性,我们能利用测量臂中光信号的斯托克斯参数来确定双折射样品深度分辨的位相延迟信息。利用所研制的偏振灵敏光学相干层析成像系统,不仅确认了韧带和软骨的双折射性质,而且定量分析了不同条件下韧带的双折射变化．研究结果表明：韧带松弛可使其双折射特性明显减弱,而韧带经拉伸后,其双折射特性的变化却不明显。     

基于光学相干检测的非接触式光声多普勒流速仪

在临床应用中,许多患处血液流速的测量都需要在无菌操作下进行。而传统的基于超声换能器实现的光声流速测量方式都需要在检测区域与探头之间填充超声耦合介质,从而无法实现无菌操作,限制了这种检测方式在临床上的应用。本文报道了一种非接触式光声多普勒流速仪,利用低相干的麦克尔逊干涉仪探测光声信号实现了流速测量。与超声探头为探测装置的光声多普勒血流仪相比,该方法可以实现非接触式的光声流速测量。在模拟血液样品实验中,定量的测量了横向流速,其速度范围在0. 2-3 mm/s,同时获得了截面流速图像。另外,活体小鼠耳部流速图像证明了该方法可以非接触、定量的测量血流信息。     

全光学光声/OCT双模态成像系统及其应用

本文提出了一种新型的全光学光声/OCT双模态成像系统。该系统利用同一个低相干迈克尔逊干涉仪即可实现非接触式光声成像和OCT于一体,系统装置结构简单,可同时获取生物组织的吸收与散射结构信息。通过模拟实验证明了该双模态成像系统的可行性及成像能力,并对活体小鼠耳朵同时进行光声/OCT成像测试,实验结果表明非接触式光声/OCT双模态成像系统可以实现生物组织内的微血管及散射结构的高分辨率成像。进一步地,我们将光声/OCT双模态成像系统应用于基底细胞癌的检测中,获得了初步的研究结果,表明了该系统在皮肤肿瘤诊断中的具有潜在的应用价值。