鲜红斑痣光动力治疗中皮肤光谱特点的变化

尝试利用漫反射光谱和荧光光谱检测鲜红斑痣皮肤在光动力治疗中的变化特点,用于分析治疗中组织光学特性的变化,指导光剂量的制定.在光动力治疗中,采用微型光纤光谱仪监测PWS皮肤的漫反射光谱和荧光光谱,结合PWS结构特点以及皮肤中主要吸光基团的吸收光谱,分析术中、术后相关组织成分变化及对应的光学特性变化.PDT治疗中PWS皮肤...     

鲜红斑痣光动力治疗的荧光光谱监测

应用荧光光谱技术监测了鲜红斑痣(PWS)光动力治疗(PDT)中的光敏剂血药浓度与光产物生成。以532 nm倍频Nd∶YAG激光器作为PDT照射光源与荧光激发光源,以光谱仪与ICCD采集荧光光谱。在系统验证实验中,构建含有血卟啉单甲醚(HMME)的小鼠正常皮肤的荧光基本光谱,通过最小二乘光谱拟合区分HMME荧光(624 nm)与光产物荧光(652 nm)。含有PSD-007的病人患区荧光光谱拟合采用相同基本光谱,获得不同病人个体具有显著差异的光敏剂血药浓度曲线与光产物生成漂白曲线。所建立的荧光光谱监测系统与光谱拟合方法可为PDT精确量化剂量学方法的建立提供技术手段,所得结果有利于制定个性化的PDT治疗方案。     

光谱技术检测鲜红斑痣病变程度的MC模拟

在分析鲜红斑痣病理的基础上,根据病变程度改变真皮上层血液层的厚度,并建立相应的光学模型,确定其组织光学参数.通过Monte Carlo模拟,得出：鲜红斑痣皮肤反射光谱与荧光光谱均可反映鲜红斑痣皮肤病变程度,特别是血管直径的变化;当血管直径增大时,鲜红斑痣皮肤反射光谱反射率与荧光光谱强度均明显下降.研究表明反射光谱和荧光光谱可能应用于判断或分析鲜红斑痣皮肤的病变程度,从而为鲜红斑痣的临床治疗方案及治疗效果提供参考.     

含有光敏剂的人体皮肤的激光诱导荧光光谱分析

利用血红蛋白在578nm处有吸收峰以及在光动力疗法治疗鲜红斑痣过程中病变区血液含量减少的特性,根据测得的含有光敏剂的皮肤层激光诱导荧光光谱,计算了皮肤层光敏剂的荧光强度随时间的变化关系。通过光谱处理计算了624nm处光敏剂血卟啉(HpD)的荧光峰值强度。分析和计算结果表明,皮肤层中的血液含量的减少导致新的荧光光谱峰(578nm处)的产生,新荧光峰的产生造成624nm处荧光强度的增大,因此必须排除这种影响才能得到皮肤层由光敏剂产生的荧光强度。由光谱处理结果得到治疗过程中病变区光敏剂荧光强度的变化曲线。     

鲜红斑痣光谱测定系统与临床实验

对进行激光治疗的鲜红斑痣患者的皮肤进行光谱定量分析,有利于正确分析患者病变皮肤的光学特性、调整手术设备的工作参数和提高激光治疗的效果。基于对鲜红斑痣形成机理分析及激光临床治疗过程观察,文章建立了一套自动数据采集和分析的光谱系统,可以用于测定鲜红斑痣皮肤微区在380～780 nm范围内的光谱,光谱分辨率为1 nm。实验可测定不同年龄、不同色素痣的光谱曲线,分析并讨论了影响系统工作的原因和解决方法。     

接触压力作用下皮肤形变对于漫反射光谱测量影响研究

人体成分无创光谱检测过程中,测量条件特别是探头压力造成的组织形变在一定程度上影响光谱测量结果。利用物理模型与仿真方法,定量分析了探头接触压力作用下皮肤组织应变,及光学参数与漫反射光谱变化。首先,在多层皮肤组织物理复合模型基础上,结合生物组织固液两相组成特性,定量分析了压力作用下各层皮肤组织形变大小以及成分变化。该模型将皮肤力学模型简化为固态弹性结构及包含于其中的牛顿流体,利用有限元方法,分别模拟不同压力作用下多层皮肤组织应变大小及时间特性,并根据各层组织体积及水含量变化,定量计算其散射系数及吸收系数改变。然后,利用Monte Carlo方法模拟压力作用前后光在组织中传输过程,定量分析了探头压力对漫反射光谱中所包含人体成分检测有效信息的影响。实验结果表明,在光纤探头接触压力作用下,人体皮肤组织中真皮层厚度变小,自由水体积减小,引起散射特性及光子传输路径改变,使得漫反射光谱中所包含的有效光谱信息下降。该研究结果为优化人体漫反射光谱测量策略,提高测量准确性以及重复性提供了参考。     

血糖无创监测中近红外漫反射光谱技术的研究

将近红外漫反射光谱技术应用到血糖无创监测中。实验使用Nexus-870傅里叶红外光谱仪及其光纤附件采集了6名不同年龄健康志愿受试者大拇指指尖的近红外漫反射光谱。对光谱进行了平滑、基线校正和一次求导预处理,采用偏最小二乘(PLS)方法在含有葡萄糖吸收峰的7 500～8 500 cm-1波段建立同一个体、相同年龄段的不同个体以及不同年龄段的不同个体的校正模型。采集漫反射光谱的同时抽适量的血样在752型紫外光栅分光光度计上标定血糖的实际值,并对校正模型计算值和实际标定值进行了比较,结果表明个体建模的相关性很好,相关系数达到0.904 71以上,均方差小于0.171。     

不同激光参数照射下血管中血栓的演变

目前,激光是治疗葡萄酒色斑(Port Wine Stain,PWS)最有效的疗法。然而,由于选择性光热效应机理研究的欠缺,PWS的临床彻底清除率依然很低(<20%)。本文利用鼠脊视窗模型研究了不同激光参数照射下血管中光凝块和血栓的演变规律,以期为开发新的治疗策略提供依据。实验结果表明,Nd:YAG激光(1064 nm)照射后血管中只出现光凝块。长脉宽532nm激光照射后血管中首先形成光凝块,随着光凝块的流走,血栓产生并粘着血管壁。血栓面积随时间先增大后减小,存在时间长达4 h以上。短脉宽532 nm激光照射后,则形成非粘着血管壁血栓并随血流流走。由于形成完全堵塞血管的血栓是清除血管的前提,长脉宽532 nm激光联合抗血栓药物治疗PWS有望改善激光治疗PWS疗效。     

漫反射接触测量中压力不敏感径向检测位置存在性研究

近红外无创漫反射检测中光纤探头与被测组织之间接触压力变化会导致测量准确性和稳定性较差。以压力不敏感径向检测位置采集漫反射光信号,以此削弱接触压力带来的测量误差,并在Monte Carlo模拟与在体实验中验证了压力不敏感位置的存在性。首先,结合人体皮肤结构模型和力学特性,建立了接触压力与皮肤组织参数之间的定量关系,并利用Monte Carlo模拟仿真分析了不同接触压力下1 000～1 320 nm波段内,不同径向检测距离处漫反射光强的变化;其次,搭建了基于超辐射发光二极管光源的多环光纤束检测系统,在体测量了三位志愿者在不同压力下的漫反射光信号。最后,评价了人体压力不敏感径向检测位置与其他位置处接收的光信号稳定性。模拟结果表明,在距入射径向距离1.3～1.5 mm范围内,接收到的漫反射光强近似不受压力变化影响,即存在压力不敏感径向检测位置。在体实验表明,在1 050,1 219和1 314 nm波长下均存在压力不敏感径向检测位置,位于距入射点0.78～1.0 mm范围内,初步验证了压力不敏感径向检测位置在人体的存在性,与其他径向位置相比,在压力不敏感径向检测位置处测得光强信号信噪比更高。因此,基于压力不敏感径向检测位置的测量方法可以有效降低接触压力变化对接收光谱的影响,有望提高近红外无创漫反射检测的精度。     

荧光光谱用于光动力疗法中光敏剂光漂白特性研究

应用荧光光谱技术研究溶液中血卟啉单甲醚(HMME)的光漂白与光产物生成。以532 nm倍频Nd∶YAG激光器照射样品,功率密度为100 mW·cm-2,以光学多通道分析仪(OMA)采集荧光光谱。照光过程与荧光光谱采集同步进行。通过构建基本光谱与最小二乘拟合,由单条实测光谱中分解求得HMME荧光(613 nm)、光产物荧光(639 nm)及自体荧光的强度。HMME初始浓度不超过10 μg·mL-1时符合荧光-浓度线性函数关系。对照光过程的荧光光谱监测同时观察到HMME漂白、光产物生成与漂白,以及样品光学特性变化引起的自体荧光强度起伏。光产物漂白后的二次产物引起样品光学特性显著改变。所建立的荧光光谱探测系统与光谱分析方法可满足光敏剂漂白特性体外研究的需要,并为光动力治疗的剂量学在体监测提供有效研究方法。     

Au@TiO_2纳米核壳与HMME结合体的制备及其光动力疗效初探

光动力疗法(PDT)是一种高效、安全、微创的新型治疗方法,国产光敏剂血卟啉单甲醚(HMME)介导的光动力疗法由于其成分单一、单态氧产量高及光敏周期短,临床上已用于脑胶质瘤和鲜红斑痣的治疗。为了进一步提高光动力疗效,本研究基于晶种生长法制备稳定粒径均一的吸收峰在530nm的阳离子金纳米球。采用毒性低且阴离子电解活化作用强的聚(四-苯乙烯磺酸钠)(PSS)进行修饰。利用静电吸引力将钛源TiCl_3水解的TiOH~(2+)与其结合并氧化制备AuNP@TiO_2核壳,通过改变NaHCO_3量制得不同TiO_2壳层厚度的AuNP@TiO_2核壳,并进一步将其与HMME结合制备结合体。采用紫外-可见吸收光谱、红外光谱、激光纳米粒度仪和透射电镜对所制样品进行表征。结果表明新型的光敏剂粒径均匀,结构稳定。最后采用细胞实验验证了其光动力疗效。总之,该研究合成了新型的Au@TiO_2-HMME纳米光敏剂,通过人口腔表皮样癌细胞系KB细胞与新型核壳纳米结构的光动力作用,与纯HMME相比,在最优条件下可提高约35%的细胞杀伤率。     

Influence of laser power density on damage of comb by photodynamic therapy—simulation and validation of mathematical models

Photodynamic therapy （PDT） has poor therapeutic outcomes for the treatment of port-wine stain （PWS） lesions with long drug-light intervals （DLIs）. This letter investigates the possibility of improving the treatment efficacy through increasing the laser power density using a computer simulation and a cock comb model. The computational model includes a Monte Carlo simulation for the laser distribution and a calculation of the singlet oxygen concentrations （102）. Both simulation and experimental results show that increasing the power density from i00 to 140 mW/cm^2 not only improves the PDT efficacy, but also results in the unwanted skin damage.     

有机和无机国画颜料漫反射光谱和吸收光谱特征研究

国画颜料解混一直是古画颜料研究的重要内容,其中光纤反射光谱（FORS）是无损化探测颜料类别的常用手段。通过CCD光纤光谱系统,从光谱线型对国画颜料进行了分类,分别探测了两种有机植物颜料藤黄和胭脂在不同比例混合下的漫反射光谱与吸收光谱,并获取了不同色系无机矿物质颜料混合后的漫反射光谱。分析了单一颜料和混合颜料的光谱特征峰值,运用多元线性回归（MLR）以及一阶导数光谱法（FDS）,通过全波段线性解混获得了各组分颜料的比例。经过实验与理论分析,藤黄与胭脂的漫反射光谱为S型,混合颜料一阶导数光谱中两特征峰的位置分别为536和649 nm,在漫反射光谱中多元线性回归基本适用于该混合颜料的解混并显示出一定的线性规律,但无法精确地解混。而混合颜料的吸收光谱与单色光谱之间存在较好的线性关系,解混误差在5%左右。无机矿物质颜料中的漫反射光谱有S型（石黄和赭石）和钟型（石青和石绿）两种。首先,对于S型（石黄）与S型（赭石）混合颜料漫反射光谱,赭石的一阶导数光谱出现明显的“三峰”现象,并且混合颜料一阶导数光谱在534 nm处出现新的特征峰。多元线性回归理论虽适用于该混合颜料的解混,但由于不同颜料解混的权重因子不同,无法形成较为精准的线性模型。其次,对于S型（赭石）与钟型（石绿）混合颜料的反射光谱需要多元线性回归与导数光谱法共同判断混合比例的基本趋势,该光谱在400～800 nm范围内仅有一个交叉点。最后,利用钟型（石青）与钟型（石绿）混合颜料反射光谱的特征峰位置,即可判断出颜料混合比例的特征,随着混合比例的变化,反射光谱特征峰在457～524 nm出现了明显的横向移动,并且混合颜料光谱的峰值强度有明显的减弱。     

光学相干层析术用于鲜红斑痣诊断

光学相干层析术(optical coherence tomography,简称OCT)具有非侵入性,高分辨及高速成像的优点,特别适合于生物医学领域。但由于大部分生物组织具高散射系数,通常仅能对表层组织下数毫米深度内进行成像。穿透深度不足限制了OCT在皮肤科等领域应用。作为常见多发病的鲜红斑痣具有病变组织浅,血管增生明显等特点,所以OCT非常适于鲜红斑痣的检测。通过选择皮肤穿透性好的中心波长为1310nm超辐射二极管,合理优化样品臂和参考臂光强比例及偏振控制,实现了对鲜红斑痣在体成像研究,采集了清晰的OCT图像,得到其关键特征参数,如表皮层厚度,血管直径等,对鲜红斑痣的诊断及制定合理治疗方案具有重要意义。     

皮肤组织血液含量对皮肤光谱的影响

在分析皮肤组织结构、皮肤荧光光谱与反射光谱产生机制的基础上,改变皮肤真皮上、下血管丛的血液含量,依此建立相应的皮肤六层光学模型,并进行 Monte Carlo模拟计算。结果表明：皮肤荧光光谱与反射光谱均可反映皮肤组织内血液含量的变化;皮肤的真皮上层血管丛的血液含量对光谱强度的影响大,深部血管丛血液含量对光谱强度的影响小;荧光光谱和反射光谱可用于探测或分析皮肤组织中血液含量的变化,特别可能用于真皮上层血管血液病变的皮肤疾病的病患程度及治疗效果的检测。