基于直线电机的大视场快速光声显微成像系统

光声成像技术是近年来发展的一种新型的无损医学成像技术,它是以脉冲激光作为激发源,以检测的声信号为信息载体,通过相应的图像重建算法重建组织内部结构和功能信息的成像方法。该方法结合了光学成像和声学成像的特点,可提供深层组织高分辨率和高对比度的组织层析图像,在生物医学临床诊断以及在体成像领域具有广泛的应用前景。目前光声成像的扫描方式主要有基于步进电机扫描方式和基于振镜的扫描方式,本文针对目前步进电机扫描速度慢(10 mm×10 mm;0.001帧/s),振镜扫描范围小(1 mm2)的不足,发展了基于直线电机扫描的大视场快速光声显微成像系统。同一条扫描线过程中直线电机速度最高可达200 mm/s。该技术采用逐线采集光声信号的方式,比逐点采集光声信号的步进电机快800倍。该系统对10 mm×10 mm全场扫描的扫描速度为0.8帧/s。最大可扫描视场范围可以达到50 mm×50 mm。大视场快速光声显微成像系统的发展将为生物医学提供新的成像工具。     

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.     

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.     

基于压缩感知和散斑相关法的散射介质成像方法研究

散射介质成像是生物医学成像领域的一个重要研究方向,对生物医学临床的诊断有着重大的意义。结合散斑相关法和压缩感知技术,提出了一种散射介质成像方法。该方法与传统散射介质成像方法相比,将减少图像采集、图像重建所记录的数据量,提高图像处理的效率,并且降低了系统的搭建成本。试验结果表明,结合TVAL3信号重构算法和双谱分析法的散射图像重建算法,随着采样率的增大,峰值信噪比平稳上升,为散射介质成像方法在生物医学成像领域的运用提供了一种有效方案。     

心脑血管易损斑块的风险评估及早期预警

<正>介绍了心脑血管疾病以及易损斑块的危害,阐述了目前的疾病防治现状,并且从健康信息学的角度提出了心脑血管疾病防治新策略。文中着重介绍了该课题组在心脑血管疾病和易损斑块的早期预警方面开展的工作,包括提出了大规模急性心脑血管事件筛查和干预研究计划和个性化心脑血管疾病早期预警模型。     

超连续谱进行多色双光子成像

生物医学光子学与非线性光纤光学在早期是两门不相干的领域,但是自从基于光纤的连续光谱被发现以来,由于其具有的宽光谱可以实现多种荧光团的同时最优激发,可获取现有钛蓝宝石激光器不可产生的波长,生物医学光子学就开始尝试利用光纤连续光谱技术。但是由于超连续光谱的低相干性、高噪声、不稳定性等原因,生物医学光子学难以广泛的利用这一技术。如何基于现有的100-fs钛蓝宝石激光器产生宽带且可线性压缩的连续光谱仍旧是非线性光纤光学的重要挑战。为了产生可线性压缩的连续光谱,就必须研究光纤和激光脉冲参数对光纤连续光谱产生的影响,研究如何增强可压缩的非线性效应并抑制导致连续光谱不可压缩的非线性效应,以在光纤中产生宽带且可压缩的连续光谱。超连续谱的特性将使其在生物医学光子学,尤其是在成像方面发挥巨大的作用,因此具有重要的学术意义和实际应用价值。     

基于单分子量子相干调制的细胞温度成像技术

目的 细胞温度成像可以帮助科学家研究和理解细胞内部的温度分布,揭示细胞代谢和生物化学过程的关键信息。目前,基于荧光温度探针的细胞温度成像技术存在低温度分辨率和有限测量范围等限制。本文旨在利用单分子量子相干过程依赖温度的特性,开发一种单细胞温度成像和实时检测技术。方法 基于飞秒脉冲激光制备延时和相位可调的飞秒脉冲对,调制的脉冲对通过显微系统激发细胞内标记的荧光单分子,之后收集并记录每个荧光光子的到达时间。利用单分子相干过程与周围环境温度的关系,定义单分子量子相干可视度（V）,建立V与环境温度的对应关系。通过调制解调荧光光子的到达时间,获取单分子周围环境温度,结合扫描成像,实现细胞的温度成像和实时检测。结果 该方法可以实现高精度（温度分辨率<0.1℃）和大范围温度（10～50℃）的温度成像和测量,并观测到了单个细胞代谢相关的温度变化。结论 该研究有助于深入了解细胞代谢、蛋白质功能和疾病机制,为生物医学研究提供重要工具。     

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。     

二次谐波显微成像技术

二次谐波非线性显微成像技术是近年发展起来的一种新型光学成像方法,已广泛应用于生物医学的各个领域。介绍了光学二次谐波产生的原理、成像装置及其技术发展,描述了二次谐波的成像特点和它与双光子荧光成像的异同,并对其在生物医学上的应用及发展前景做出展望。     

综述与专论: 肝脏免疫的活体显微光学成像研究进展

光学分子成像技术是在活体复杂的组织区域环境内细胞形态、运动与功能研究的最佳手段之一,极大地推进了免疫学的发展．肝脏是机体新陈代谢和解毒的重要器官,也被视为一个免疫器官．解析肝脏免疫基本特性和功能,对防治肝脏疾病以及全身性相关疾病具有重要意义．活体可视化研究肝脏区域生理或者病理状态下免疫应答,提供关键事件的多细胞参与及其彼此交互的时空动态信息,能极大地丰富对肝脏独特免疫反应的认知．本文将重点阐述目前活体肝脏成像的技术与方法以及光学显微成像技术,例如多光子激发显微成像与转盘共聚焦成像在肝脏免疫中的应用,并展望活体肝脏成像今后的发展方向和面临的机遇与挑战．     

FPGA技术在生物医学成像中的研究进展

数字图像处理技术和微电子集成电路的飞速发展,使实时动态生物医学成像成为可能.生物医学动态成像的关键是高的通讯带宽和快速的数据处理能力,FPGA (field programmable gate array)即现场可编程逻辑门阵列,为数字图像实时处理系统在算法、系统结构上提供了新的思路与方法.文中首先简单介绍FPGA的概念、特点及其发展历程,详细对比FPGA与通用处理器之间的性能指标,然后重点介绍常规生物医疗成像技术原理和FPGA在医疗领域高速成像技术方面的研究和应用情况,最后对FPGA在实时成像方面进行总结和展望.     

超分辨显微成像技术在活细胞成像中的应用与发展

超分辨显微成像技术(super-resolution microscopy,SRM)可以绕过光学衍射极限对成像分辨率的限制,让以前观察不到的纳米级结构实现可视化,这一重大研究进展推动了现代生命科学和生物医学研究的进步与发展.细胞是生物体的基本组成单位,对活细胞内部的细微结构和动力学过程进行研究是掌握生命本质必不可少的途径.但由于成像原理或条件的限制,早期的SRM技术在活细胞成像应用方面受到了不同程度的限制.近几年来,随着SRM和相关技术的发展,SRM在活细胞成像研究中的应用也越来越多.本文简要介绍目前常见的几种SRM技术的基本原理和特点,并在此基础上着重阐述它们在活细胞成像应用中所取得的最新研究进展和发展方向.     

电视-显微成像系统在植物形态解剖学实验教学中的应用

介绍电视—显微成像系统在植物形态解剖学实验教学中的应用;并将其与计算机、数码投影仪、刻录机、影碟机等仪器进行组合应用,不仅提高了植物形态解剖学教学效果,而且提高了学生的综合素质。     

本学会召开X射线成像技术进展与应用专题研讨会

由上海市生物医学工程学会与通用电气中国研发中心主办,上海市生物医学工程学会生物医学信息专业委员会与放射医学专业委员会共同承办的"X射线成像技术进展与应用专题研讨会"于2011年5月25日假座于上海浦东新区博雅酒店顺利召开。参加会议的有从事医学成像技术的研究、开发、制造、应用等方面的专业人士。     

冠状动脉磁共振血管成像和CT对可疑冠心病患者心脏事件的预测价值的比较研究

摘要 目的：探讨与比较冠状动脉核磁共振(MR)血管成像和CT对可疑冠心病患者心脏事件的预测价值。方法：2018年4月到2020年10月选择在本院诊治的103例可疑冠心病患者作为研究对象,所有患者都给予冠状动脉MRI血管成像与64层螺旋CT冠状动脉成像检查,记录影像学特征。随访患者的预后并进行预测价值分析。结果：103例可疑冠心病患者随访到2021年4月1日,发生心血管不良终点事件23例(不良事件组),发生率为22.3%。不良事件组的MRI血管成像显示右冠状动脉血管长度与内径都低于非不良事件组(P<0.05)。不良事件组的CT显示斑块率、斑块性质等与非不良事件组对比差异有统计学意义(P<0.05),两组斑块位置对比差异无统计学意义(P>0.05)。多因素Cox回归分析显示斑块性质、斑块率、右冠状动脉血管长度与内径都为导致心血管不良终点事件的重要因素(P<0.05)。结论：冠状动脉MRI血管成像和CT都可有效预测可疑冠心病患者心脏事件发生情况,能满足临床诊断可疑冠心病与预测预后的要求。     

原子力显微技术成像在生物医学中的应用

原子力显微技术利用探针尖端与标本之间相互作用的力场对标本进行三维成像。这种成像可在生理条件下进行 ,可进行动态观察和标本容易制备是有别于其它成像技术如电子显微镜成像等的特点。对于细胞和生物大分子 ,能够在生理条件下成像具有重要意义。它意味着人们在认识生命本质的方法学方面 ,又向前迈出了新的一步。本文简要综述对细胞和生物大分子的成像在生物医学方面的应用。     

光声成像造影剂的研究进展

光声成像(PAT)是利用光声效应获得生物组织或材料的断层图像或三维立体图像的一种成像方法,它兼具光学和声学成像的优点,从而成为目前比较有应用前景的一种成像模式。光声成像造影剂是光声成像的对比增强剂,它通过改变局部组织的声学和光学特性,提高成像对比度和分辨率,从而显著增强光声成像的成像效果,成为当前生物医学领域研究的一个热点。目前常见的光声成像造影剂主要有金纳米材料,碳纳米材料,染料相关纳米材料以及其他纳米材料,这些材料有它们独特的优势,它们尺寸小,稳定性好,具有良好的生物相容性,但在临床应用时本身又存在一些问题。本文综述了光声成像造影剂的种类并简要概述了其研究进展,并对其未来在生物医学领域的应用前景做了进一步展望。     

生物组织的超声调制光学成像技术

具有超声定位的高空间分辨率和光学检测的高灵敏度的超声调制光学成像技术是一种有前途的无损的生物组织成像技术。文章阐述了该技术的成像原理,评述了前人在散射介质中声光作用机制的理论研究;介绍了该领域在技术路线上的最新研究进展;最后总结了超声调制光学成像技术的优点并展望了其在生物医学领域的应用前景。     

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.     

小动物体内可见光三维成像技术研究进展

活体动物体内可见光成像是采用生物发光和荧光为标记物,利用灵敏的仪器来监控活体动物体内的细胞活动、蛋白表达情况和基因行为。近年来,可见光成像在生物医学的各个方面得到了广泛的应用。随着成像技术和检测仪器的不断发展,现已从平面二维成像逐渐发展为立体三维成像。三维成像技术在靶点的空间定位、与器官的关系,及绝对定量方面都有了很大的进展。本文就三维成像技术的原理、应用和发展前景进行了简要的综述。