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%。     

光学应用 光学生物学应用

TQ63 2005021598 生物医学光子学与光子技术=Biomedical photonics and photonic technology[刊,中]／国家自然科学基金优先资助 领域战略研究报告编写组(福建师范大学．福建,福州 (361005))//光学学报．-2004,23(4)．-1384-1388 介绍了生物医学光子学及其技术的内涵、发展和意 义,给出了生物医学光子学的主要内容,并根据我国在该 领域研究情况的实际,提出了战略发展目标和措施。选定     

“生物医学光子学研究进展”专刊介绍

正生物医学光子学是光子学与生命科学相互交叉渗透而形成的一门跨学科专业,涉及生物、物理、医学、光子学、材料学等方面。生物医学光子学是近年来受到国际生物医学界和光学界关注的一个研究热点。在国际上已经成立了国际生物医学光学学会(International Biomedical Optics Society),简称IBOS。随着生物科技的逐步发展,基于分析的生物医学要求更加灵敏、快速和简便的操作,光子学因为它的非接触性和灵敏简便,具有得天独厚     

面向医学与生物科学重大需求的生物光子学

1 生物光子学的定义 聚焦于医学和生物科学挑战的生物医学光子学,是一门基于光子学技术与方法,面向生物科学和医学应用的学科。挑战是指想做却还没能做的事情,在生命科学领域存在诸多挑战,许多基本的生命机制不明,所以需要一些技术了解生命是如何工作的,生物光子学研究就有着很多不可替代的优势。生物光子学,从科学（Science）原理来讲,是研究光子与生物组织的基本相互作用;从技术（Technology）角度来看,提供观察和操纵生物系统的方法,主要是用光子学的技术手段来研究生命。     

《中国光学》“生物医学光子学研究进展”专题征稿

<正>生物医学光子学是光子学与生命科学相互交叉渗透而形成的一门跨学科专业,涉及生物、物理、医学、光子学、材料学等方面。生物医学光子学是近年来受到国际生物医学界和光学界关注的一个研究热点。在国际上已经成立了国际生物医学光学学会(International Biomedical Optics Society),简称IBOS。随着生物科技的逐步发展,基于分析的生物医学要求更加灵敏、快速和简便的操作,光子学因为它的非接触性和灵敏简便,具有得天独厚的优势,在组织成像、分子影像、基因测序、生物芯片等多个领域,生物     

光学相干层析成像技术原理及研究进展

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种基于低相干光干涉原理,利用样品背散/反射光与参考光相干的非接触非侵入性的新型成像技术,可提供具有微米级分辨率的一维深度,二维截面层析和三维立体的实时扫描图像。OCT技术具有非接触、无损伤、图像分辨率高且操作简单、便携等优点,主要应用于生物医学成像和诊断领域,弥补了共聚焦显微镜成像穿透深度低和超声波成像分辨率低的不足。目前,OCT技术已作为诊断视网膜疾病的临床标准,而且OCT技术结合内窥镜技术已成为临床上心血管及肠胃疾病诊断的重要工具,同时也为肌肉骨骼疾病,乃至癌症早期诊断、手术指导及术后康复提供依据。为了拓宽OCT技术的应用范围、提高医疗检测水平,研究人员正致力于增加OCT系统在生物组织中的穿透深度、提高系统的分辨率和信噪比、优化系统综合性能等方面的研究。本文论述了OCT系统的原理、分类,以及其在不同生物医学领域的应用及最新进展。     

拉曼光谱在医学上的应用（Ⅰ）

本文叙述了最近拉曼光谱在生物医学应用上的技术进步，总结了拉曼光谱在生物医学上的应用，以及它在诊断和临床应用中的作用     

拉曼光谱在医学上的应用（1）

本文叙述了最近拉曼光谱在生物医学应用上的技术进步，总结了拉曼光谱在生物医学上的应用以及它在诊断和临床应用中的作用。     

碳点在生物医学领域中的应用

碳点作为新兴的碳纳米材料之一,由于具有低细胞毒性、强亲水性、良好的生物相容性、优异的光稳定性、可调的发光和易于修饰等独特的理化特性,在生物医学领域具有广泛的应用前景。本综述主要阐述了碳点在生物成像、药物/染料/蛋白/基因的递送和癌症诊断治疗等方面的应用,并探讨了其在生物医学领域应用的当前挑战和未来前景。     

绝缘体上铌酸锂薄膜片上光子学器件的研究进展

铌酸锂晶体具有卓越的电光和非线性光学性质,一直以来都被认为是最有前景的集成光子学基质材料之一.也正是由于铌酸锂晶体多方面优良的光学性能,近年来新兴的铌酸锂薄膜技术在集成光子学的研究中受到了极大的关注.借助于先进的微纳加工技术,许多高性能的铌酸锂集成光子学器件已经得以实现.本文总结了几种微纳加工技术在基于铌酸锂薄膜的片上光子学器件制备中的应用,介绍了铌酸锂薄膜片上光子学器件的最新进展,并展望了其在集成光子学研究中的潜在应用.     

光电技术在生物医学中的应用-现状与发展

简要介绍光电技术在生物医学应用中的发展概况，从基因表达与蛋白质一蛋白质相互作用研究方面，重点讨论了生物分子光子技术的特点与优势，阐明基于分子光学标记的光学成像技术是重要的实时在体监测手段，最后简要讨论了医学光学成像技术在组织功能成像和脑功能成像中的应用原理。     

基于半导体材料微纳波导全光逻辑门的研究进展

全光逻辑门是全光计算以及全光信号处理系统中关键的光子器件.随着互补金属氧化物半导体(COMS)工艺的发展,基于半导体材料微纳波导全光逻辑门已经成为集成光学领域中的重要方向;尤其是硅基光子集成器件在近些年成为了国际研究热点.文章主要对基于绝缘体上的硅(SOD)和Ⅲ-Ⅴ族化合物材料不同波导结构(马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer)微环谐振腔和条形波导结构)的全光逻辑门的研究进展进行了介绍,并且在器件的工作速率和功耗方面,分别对上述基于SOI和Ⅲ-Ⅴ族化合物材料三种不同波导结构的全光逻辑门进行了分析和比较.     

基于拉曼光谱技术的甲状腺疾病检测的研究

基于光学成像与光谱技术的无损检测是生物医学光学交叉领域研究的重要发展方向。其中拉曼光谱技术可获得检测对象的生化成分的“指纹信息”,被广泛应用于面向生物分子,细胞以及生物组织的检测诊断研究。甲状腺疾病尤其肿瘤的临床检测往往涉及多方法和技术手段的结合,且存在一定的诊断难度,因此发展新的检测技术方法具有重要的意义。首先综述了拉曼光谱技术在甲状腺细胞系的单细胞拉曼光谱检测与分析,然后介绍甲状腺病理组织和甲状腺正常组织的拉曼光谱鉴别诊断(特别介绍了本研究小组开展以银纳米粒子为增强基底的甲状腺离体组织SERS光谱研究情况),以及拉曼光谱技术在甲状腺激素等方面的研究概况。最后简要探讨了拉曼光谱技术在该领域的研究应用前景和发展方向。     

Photonic sensing technology is opening new frontiers in biophotonics

In advanced sensing photonics it is of great importance to explore the detection limits of extremely weak optical signals and imaging using state-of-the art technology. In this paper we describe recent progress in photonic sensing technology achieved in practice in the standard quantum limit of optical detection imposed by the signal-limited shot noise, which can be realized by both the optical heterodyne detection and photon counting techniques. Then, with particular attention on imaging of ultraweak photonic signals by these techniques, their applications in developing new frontiers in the field of biophotonics such as laser computed tomography, and the imaging and characterization of ultraweak biophoton emission phenomena are described and discussed as one of the typical examples of future trends in this field.     

Recent advances in wavefront shaping techniques for biomedical applications

Due to the highly inhomogeneous distributions of refractive indexes, light propagation in complex media such as biological tissue experiences multiple light scattering events. The suppression and control of multiple light scattering events are investigated because they offer the possibility of optical focusing and imaging through biological tissues, and they may open new avenues for diagnosis and treatment of several human diseases. In order to provide insight into how new optical techniques can address the issues of multiple light scattering in biomedical applications, the recent progress in optical wavefront-shaping techniques is summarized.     

Noninvasive detection of inhomogeneities in turbid media with time-resolved log-slope analysis

Detecting foreign objects embedded in turbid media using noninvasive optical tomography techniques is of great importance in many practical applications, such as in biomedical imaging and diagnosis, safety inspection on aircrafts and submarines, and LIDAR techniques. In this paper we develop a novel optical tomography approach based on slope analysis of time-resolved back-scattered signals collected at the medium boundaries where the light source is an ultrafast, short-pulse laser. As the optical field induced by the laser-pulse propagates, the detected temporal signals are influenced by the optical properties of the medium traversed. The detected temporal signatures therefore contain information that can indicate the presence of an inhomogeneity as well as its size and location relative to the laser source and detection systems. The log-slope analysis of the time-resolved back-scattered intensity is shown to be an effective method for extracting the information contained in the signal. The technique is validated by experimental results and by Monte Carlo simulations.     

硅基光子集成研究进展

报道了国际上关于硅基光子集成的最新研究进展和本课题组在该领域的研究成果,包括对一些光收发模块、III-V族/硅基激光器等集成器件的结构改进和工艺的探索,展示了兼容互补金属氧化物半导体工艺的硅基光子集成在信息技术领域中的巨大前景.可以预见,硅基光子集成已成为硅光子学的主要研究内容,硅光子学及硅基光子集成的发展目标是趋向更高速率、更低功耗及更大集成密度.     

磁共振分子影像技术

磁共振分子影像技术是磁共振成像研究领域中最新的发展方向，它是利用磁共振成像为手段来无创伤地研究活体条件下生物细胞内的正常或病理状态下的分子过程的技术. 目前磁共振分子影像技术还处于其发展的初级阶段，但它在临床医学和基础研究中都具有非常广阔的应用前景，因而发展迅速. 文章综述了近几年来国际上磁共振分子影像技术的发展概况，并简要介绍了几类磁共振分子影像常用技术和其中所用到的分子探针.     

双波长比值光谱差异度指数用于人体舌苔舌质分离

舌苔舌质信息定量描述作为中医舌诊的重要内容,直接影响到中医临床舌诊的准确性。基于生物医学光子学理论,利用高光谱技术,提出一种基于双波长比值光谱差异度指数进行人体舌质舌苔分离的光谱分析新方法。首先采集被测对象371.200～992.956 nm之间共343个波长的舌体高光谱信息,随机选取15位被测对象进行光谱特征分析。绘制15位被测对象舌质舌苔全波段光谱曲线并进行比较,通过观察发现,舌质舌苔反射光特征差异与血红蛋白在该波段的光学特征变化相吻合,在500～750 nm之间,水对光的吸收很少,而舌体表面布满血管,光的吸收主要受到血红蛋白的影响,基于舌质舌苔在573和700 nm两波段光谱吸收差异,计算双波长比值,提取舌质舌苔光谱特征差异度指数,根据个体差异,分别提取不同被测对象舌质舌苔光谱特征差异指标,进行舌质舌苔区域分离,实验结果发现,对同一被测对象舌体苔质提取光谱差异度指数SDI,舌苔舌质光谱差异度指数存在一定差异性,由于个体的不同,具有各自明显的舌质、舌体差异度指数分割线,实验结果表明,运用双波长比值光谱差异度指数的光学表达形式能够用于舌质舌苔分离,同时该方法也能够为进一步中医临床舌诊提供客观依据。