生物组织光学特性参数无损测量实验研究

Q631 2004064494 生物组织光学特性参数无损测量实验研究=Experiment research for non-invasive measurement of optical parameters of biological tissues[刊,中]/张连顺(南开大学现代光学研究所.天津(300071)).张春平…∥光电子·激光.—2004,15(6).—746-749 通过测量生物组织的表面漫射光分布,利用漫射近似得到的解析表达式,反演其光学特性参数,实现光学特性参数的无损测量。用透射法测量了生物组织模拟液Intralipid-10％的散射系数,用其作为验证无损测量的标准。无损法和透射法对同一种样品所测的结果进行了比     

生物组织光学参数的离体和在体无损测量

利用漫反射无损测量装置对实际生物组织的光学性质进行了测量,同时对人体前臂进行了在体测量,利用漫射近似所得到的两个解析表达式,对实验数据进行非线性拟合得到了两组光学特性参数,与其它文献中的结果相比较,一方面证实了我们实验设计的可行性,另一方面验证了漫射近似所得到的两个解析表达式之一更准确一些.     

生物光学

Q63 2004010793 两层生物组织光学特性参数无损测量的模拟研究=Simulation study of noninvasive determination of the opticalproperties of two-layered turbid media[刊,中]/张连顺(南     

超短激光脉冲作用下生物组织体光学响应的时域和频域分析──Dirichlet边界条件和无向点激励源

生物组织体在超短激光脉冲激励下的表面光学响应特性,如光子平均飞行路径、光通量、相移和调制深度等,在光学时域及频域无损测量、组织体光谱学和光学三维成象研究中具有重要的意义,而生物组织体对近红外和可见光呈现的高散射特性使得激励光子在组织体内的传输行为复杂化,精确地测定和计算上述光学响应量一直是人们感兴趣的问题.本文基于描述组织体内光子传输的扩散方程模型,阐述了时域、频域测量的等效性,从无限空间几何结构出发,逐次导出了常见几何形状均匀组织体光学响应的解析表示,在此基础上给出了典型参数下的计算结果并讨论了计算中可能出现的问题及其解决方法.     

超短激光脉冲作用下生物组织体光学响应的时域和频域分析──Dirichlet边界条件和无向点激励源

生物组织体在超短激光脉冲激励下的表面光学响应特性，如光子平均飞行路径、光通量、相移和调制深度等，在光学时域及频域无损测量、组织体光谱学和光学三维成象研究中具有重要的意义，而生物组织体对近红外和可见光呈现的高散射特性使得激励光子在组织体内的传输行为复杂化，精确地测定和计算上述光学响应量一直是人们感兴趣的问题．本文基于描述组织体内光子传输的扩散方程模型，阐述了时域、频域测量的等效性，从无限空间几何结构出发，逐次导出了常见几何形状均匀组织体光学响应的解析表示，在此基础上给出了典型参数下的计算结果并讨论了计算中可能出现的问题及其解决方法．     

激光应用 激光医学

R318．51 2005053383 频域近红外光谱方法定量测量组织氧饱和度=Quantita- tive determination of the tissue oxygen saturation using fre- quency-domain near-infrared spectroscopy[刊,中]／赵军 (清华大学生物医学工程系．北京(100084)),丁海曙…∥ 光子学报．-2005,34(3)．-386-389 通过精确测量光子密度波的相位延迟和幅度衰减,借 助于一个光学参数已知的校准模型,可以定量检测组织的 光学吸收参数和约化散射系数。通过测量多个波长下组 织的吸收系数,就可以进一步求解出人体局部组织的血氧 饱和度。血液-酵母溶液仿真模型和前臂动脉阻断实验的 结果都表明该三波长的频域近红外光谱系统可以实时定 量地检测组织氧饱和度的动态变化情况。图4参13(严 寒)     

激光器件 激光参数测量

TN247 2005031759 基于面阵CCD的激光光束参数测量系统精度分析=Anal- ysis on the accuracy of beam parameter measurement by u- sing CCD array[刊,中]／曹一磊(北京理工大学信息科学 技术学院光电工程系．北京(100081)),高春清∥光学技 术．-2004,30(5)．-583-586 研究了使用面阵CCD探测器测量激光束空间参数中 的问题,采用计算机模拟的方法讨论了CCD的积分范围、 动态范围、A／D转换量化精度和光斑最大光强对于光束参     

两层生物组织光学特性参数无损测量的模拟研究

生物组织的光学特性参数是与疾病的无损光诊断有关的重要的光学参数，一般的测量所应用的模型是假设生物组织为半无限厚的均匀结构。为了更能反映生物组织的真实特性，本文应用两层结构模型，即假设第一层为有限厚的均匀组织，第二层为半无限厚，由漫射方程经过傅立叶变换得到传输方程的漫射解。为检验漫射解的准确性，将漫射解的表面漫射光分布与Monte Carlo模拟结果进行了比较，结果表明两者符合得很好。为了研究由漫射解是否可以获得两层组织的光学特性参数，将漫射解与Monte Carlo模拟数据进行了非线性拟合，反演获得组织的光学特性参数，结果表明，由漫射解可以获得两层组织的有效散射系数和吸收系数。     

光学相关论题 生物光学

Q63 2005032397 漫射近似在测量生物组织光学性质中的适用范围=Valid- ity of the diffusion approximation in determining the optical properties of biological tissus[刊,中]／李剑平(山东大学信 息科学与工程学院．山东,济南(250100)),陈冰泉∥应用 光学．-2005,26(1).-20-24 采用Monte Carlo模拟校验的方法,对漫射近似理论 和Monte Carlo模拟计算的结果进行了比较,给出了基于     

新生儿脑部光学参数的无损检测

生物组织的光学参数与组织中各种生化、生理以及病理过程密切相关。利用频域近红外光谱技术,使用一个140 MHz的射频振荡源对不同波长的半导体激光管进行调制,通过精确测量距离光源一定距离处光子密度波的相位延迟和幅度衰减,并借助于一个光学参数已知的校准模型,实现了对23个新生儿头部组织光学参数的定量测量。并且根据两个波长(788和832 nm)下的吸收系数的测量结果进一步得到了新生儿脑部组织的生理学参数。实验结果表明,这种便携式的频域近红外光谱系统可以有效地获取新生儿头部的光学和生理学参数。     

生物组织的可见光与近红外光散射模型

对生物组织光学模型尤其是光散射特性进行了研究, 发现可以利用等效粒子数密度的粒度分布更精确地了解生物组织的光散射性质。在夫琅和费衍射近似下, 散射系数和散射相函数可以由等效粒子数密度的粒度分布得到。基于粒子粒度光散射测量技术, 所得结果可给出一种新的可行的测量生物组织光学性质参数的方法。     

利用频域近红外光谱仪和磁共振谱仪测量骨骼肌能量代谢

利用频域近红外光谱技术(NIRS)可以实现生物组织光学参数的实时定量测量。由于生物组织的吸收系数与组织中的血红蛋白的合氧状态有关,使得频域近红外光谱技术可以用来无损测量肌肉组织中与能量代谢过程密切相关的氧气供应与消耗这个动态平衡过程。磷磁共振谱仪(31P-MRS)是无损检测骨骼肌能量代谢的金标准。为了研究细胞内pH值(pHi)对磷酸肌酸重新合成和氧合血红蛋白恢复过程的影响,作者利用频域NIRS和31P-MRS联合进行了健康成人的踝关节曲展(plantar flexion)实验。通过动脉阻断和长时间全力运动尽量降低肌肉组织细胞内pH值。对照结果表明,细胞环境酸化(pHi=6.42)明显地延长了运动停止后磷酸肌酸的重新合成和氧合血红蛋白的恢复过程。     

光学应用 光学医学应用

R814.42 2005032400 基于δ声波场的生物组织光学断层成像研究=Optical tomography of tissues by a δ sound fieid[刊,中]／张航(浙 江工业大学应用物理系．浙江,杭州(310032))／／物理学 报．-2004,53(8)．-2515-2519 通过构建一个δ声波场并作用到生物组织中,仅改变 组织内作用点上的光学特性参数,并影响近红外光在组织 中的传播特性而改变组织表面的光强分布。利用组织表     

光谱学 激光光谱学

O433．54 2005042493 Fe靶激光等离子体25～60 nm波段光谱实验研究=Ex- perimental research on the spectra of iron-target laser-pro- duced plasma in the 25～60 nm band[刊,中]／张大威(中科院长春光机所,吉林,长春(130033)),齐立红…／／光学技术,-2005,31(1),-14-16 以McPHERSON 247型掠入射软X射线-真空紫外单色仪配合5900 Magnum通道电子倍增器,测量了Fe靶     

基于双积分球的宽光谱组织光学参数测量系统与方法研究

组织光学参数测量是生物医学光子学的主要研究内容之一,人体组织光学性质与其生理病理状态密切相关。近年来,利用组织光学特性,特别是吸收与散射特性进行组织成像诊断及无创成分检测成为生物医学光子学领域研究热点,为肿瘤早期诊断、代谢动态监护及光动力治疗等临床应用提供了基础。双积分球方法能够同时测量离体组织吸收系数、散射系数等,具有测量准确、快速,适用范围大等优点,作为光学参数测量的标准方法得到广泛研究与应用。利用双积分球及超连续激光器搭建了宽光谱的组织光学参数测量系统,分析了积分球测量传递函数与误差来源及系统最佳测量条件,建立了基于BP-MCML的系统校正正向模型与L-M算法的光学参数反构算法。在此基础上,测量了1 100～1 400 nm连续宽谱范围内Intralipid溶液光学参数,实验结果表明改进后反构算法测量结果比较准确,多次测量标准偏差在3%以内,不同波长下约化散射系数及吸收系数测量结果与其他研究小组得到的测量结果对比,偏差小于3.4%。     

利用空间分辨漫反射无损测量生物组织的光学参量

利用空间分辨漫反射光确定生物组织的光学参量进行了实验研究，分别用光纤探测器和CCD无损测量了半无限大生物组织(牛脂肪和牛肉)表面的漫反射光的径向分布．由漫射方程对漫反射光强的相对分布值作非线性拟合确定了生物组织的吸收系数和约化散射系数，所得结果与国外报道的绝对测量法测量的结果相比，其差别小于9．4％．研究结果表明，光纤测量和CCD测量有较好的一致性，而CCD探测具有测量准确、简单和快捷的特点。     

激光器件 激光参数测量

TN247 2005042570 一种实时测量入射激光波长及方位的新方法=A new method of measuring laser wavelength and incident orienta- tion in real-time[刊,中]／王挺峰(中科院长春光机所,吉林,长春(130033)),付有余…／／光学技术,-2005,31 (1),-81-83 提出了一种利用CCD和光栅实时测量入射激光波长及方位的新方法。该方法利用成像CCD,通过测量入射激光成像点在电视成像坐标系中的位置来确定激光的入射方位;根据光学系统中成像点位置与光栅入射角和衍射角     

具有在线形貌矫正能力的组织体光学参数测量系统

针对具有复杂形貌的大面积组织体,基于空间频率域方法,提出并搭建了一种具有在线形貌矫正能力的绝对光学参数测量系统.首先利用相位轮廓术获取组织体三维表面轮廓,用余弦辐射公式法矫正由组织体表面复杂形貌引起的光照度的差异.然后,采用漫反射板代替传统方法中的参考仿体,基于空间频率域测量模式进行绝对光学参数测量,并利用提出的光学参数反演方法实现组织体吸收系数的重建.组织仿体实验结果表明,对于表面高度小于29mm的仿体,经矫正后,吸收系数的测量相对误差从60%下降到13%.     

基于漫反射光谱的组织光学参数测量系统与方法研究

在体组织光学参数测量是生物医学光子学研究重点,不仅为人体成分无创检测、光学成像、光动力疗法等研究提供基础,并且可以快速获取人体光学参数变化,为临床诊断提供依据。研究了利用单一源探距离漫反射光谱在体测量光学参数的测量系统与反构方法。漫反射光谱测量系统由宽谱光源、高分辨光纤光谱仪及光纤探头组成,结构简单,测量方便,可准确快速测量样品漫反射光谱。在光纤探头几何形状基础上,研究了光纤收集及系统传递函数,在此基础上对反构算法进行了校正。光学参数反构算法中正向模型基于Monte Carlo以及神经网络方法,适用光学参数范围大,计算速度快;逆向算法采用主成分分析与非线性建模拟合相结合的方法,可抑制测量噪声影响。在测量系统及反构算法基础上,进行了组织仿体光学参数测量实验,结果表明,利用单一源探距离下漫反射谱,可以较为准确获取吸收系数以及约化散射系数,均方根误差分别达到4.58%以及7.92%。为保证系统测量准确性,测量波长范围应覆盖样品中所含吸收物质吸收峰范围。所研究的在体组织光学参数测量方法为人体成分无创检测及测量条件变化获取提供了基础。     

激光应用 激光生物学

Q63 2005031772 光镊技术测量生物大分子间的结合强度=Measuring the adhesion of biomacromolecules by optical tweezers[刊, 中]／沈为民(中国科学技术大学物理系．合肥微尺度物质 科学国家实验室(筹)．安徽,合肥(230026)),李银妹…∥ 应用激光．-2004,24(4)．-233-236 构建了一个借助微米小球为“手柄”,用光镊间接操控 生物大分子,进而测定生物大分子之间结合强度的实验方 法。具体实验以抗体A6D蛋白(肌醇磷酸激酶的单克隆 抗体)与抗原P14-kinase(肌醇磷脂激酶)为例,对它们之间 结合强度进行了实验研究。该方法可望为生物大分子相