用多层Monte—Carlo模型研究脑部光学无损的问题

利用近红外光对人脑进行无损检测有良好的应用前景。然后脑部客观存在的多层结构使人位对从较深部位提取有用信息产生疑问。本文利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法对人头部建立了光传播的多层模型,对光在头部的传播模式和脑部结构对提取深部信息的影响得出了一些结果,本文结果表明,由于脑脊液透明层的存在,使近红光在头部能够探测较深部位珠生理参数变化但难于获得较好的空间分辨能力。     

组织氧检测精度的仿真分析

利用血红蛋白在不同氧合状态下对近红外光具有的不同吸收谱这一特性,可以对人体组织中氧合血红蛋白,还原血红蛋白,细胞色素氧化酶等浓度的变化进行定量检测。然而在人体组织这个复杂的不均匀混合介质中,深层组织往往是感兴趣的待测部位,如皮脂下的肌肉组织,头皮和颅骨下的脑灰白质等,这时外层覆盖组织的存在会直接影响检测的精度;另外,全血的局部氧饱和度（ｒｓｏ２）的波动,红细胞比容的变化,以及血容积都对测量精度产生     

光在脂肪中传播效应的光谱学研究

本文以实验研究为基础，指出了当光线射入到猪的脂肪之后引起的背向散射与脂肪厚度密切相关，给出用这种方法实现人体皮脂无损检测的实验装置。此外还介绍了用数学模型处理这类问题的方法。     

用光谱方法检测肌氧饱和度实现不同人群运动功能的评估

基于组织光学原理研发了组织氧饱和度无损检测仪。利用该仪器检测了101名受试者(其中健康锻炼者42人,健康不锻炼者34人,脾虚证患者25人)在进行递增负荷功率自行车运动实验时,股四头肌外侧头的肌氧变化过程。测得的血红蛋白浓度(c_tHb)受脂肪等外层组织影响较大,而肌氧饱和度(rSO₂)受影响较小。实验结果显示, 在运动过程中,随着运动负荷的逐渐增加,骨骼肌中的总血红蛋白浓度逐渐上升,肌氧饱和度逐渐降低;当运动停止后,总血红蛋白浓度和肌氧饱和度都出现快速上升。运动中肌氧饱和度的变化幅度与受试者运动能力有密切关系。利用局部组织氧饱和度这一指标来评价肌肉组织中氧的输送与消耗的平衡点,进而实现了对肌肉组织有氧代谢能力的定量评估。     

近景测量系统全景彩色图像光谱法色度校正

在三维多模式扫描近景测量系统中,使用彩色线阵CCD(电荷藕合器件)可得到景物的一维线状彩色信息,将连续获得的不同角度上的一维彩色图像拼接起来即可形成全景彩色图像。直接在电脑彩色CRT(cathode ray tube, 阴极射线管)显示器上输出该图像,将发生色度失真,需要进行色度校正。通过光谱法色度校正,使得在电脑彩色CRT显示器上输出的图像和原始景物尽可能地保持色度不失真。     

组织血氧参数近红外无损检测技术及自主创新之路

用近红外光谱方法无损、实时、连续检测人体组织中的血氧参数,可直接得到大脑皮层、肌肉等组织中微细血管血液的氧饱和度、血红蛋白浓度的平均值.与有创血气分析和检测指端脉搏血氧饱和度等现有技术相比,具有不可替代的特色和优势.本课题组通过10余年的不懈努力,在原理算法、测试技术、临床应用等方面取得了大量创新性的成果.现已成功地将实验室样机转化为具有独立自主知识产权、达到国际先进水平的产品(TSAH-100).在新生儿医学、运动医学、组织移植、体外循环、药物疗效评定、基础研究等领域得到推广应用,已测试900余例受试者.在长期的工作中,建立了高校、医院、企业紧密合作的科研体制,为研发具有自主知识产权的先进医疗仪器提供了有益经验.     

用近红外光谱对组织氧测量方法的研究

在多层生物组织模型下，提出了一种利用近红外光谱技术定量无损检测组织氧饱和度的方法，讨论了受试者具有不同的外层组织时，如何采用适当的校准方法使半定量测量组织血氧浓度变化值具有可靠性和可比性；自行设计的监测系统，结构较为简洁，其探头包括光源和2个检测器，光源采用双波长LED，检测器为集成光学器件，2个检测器分别放置在与光源不同距离的位置上；以240mmHg压力进行人体前臂组断，氧合血红蛋白HbO2、还原血红蛋白Hb的浓度变化和组织氧饱和度tSO2的测试结果与时间分辨光谱TRS方法所得结果一致；系统基线平稳，具有较好的稳定性和检测精度。     

改变作用区长度对高压H_2受激喇曼散射的影响

用高压氢作为工作物质,以YAG二倍频激光器为泵源,实现了高效率的受激喇曼散射。本文研究了作用区长度和光束聚焦对阀值和转换效率的影响,并对实验结果进行了初步分析。     

在多层结构的生物组织中近红外光子迁移的研究

在无损近红外光学诊断领域中,研究光子在多层生物组织中的迁移十分重要。本文以猪的脂肪和肌肉组成的两层结构作为研究的样品。将近红外光源和检测器置于脂肪的表面,由光源发出被两层组织反射的光子的一部分由检测器所接收。本文给出了光电流与光源到检测器的距离的关系以及光电流与脂肪厚度的关系。为了分析实验结果,用蒙特卡罗仿真计算光子在均匀介质中迁移轨迹,用菲涅耳定律来决定光子包在脂肪和肌肉边界处的折射分量和反射分量。结果表明,仿真数据与实验符合得很好。结论是：本文中所提供的实验和仿真方法对于分析光子在生物组织中的迁移以及优化传感器设计十分有用。     

猪肉组织色素浓度的近红外无损检测

基于血红蛋白、肌红蛋白等色素在近红外波段的吸收谱,采用近红外光谱(NIRS)技术,通过检测出射光相对入射光的衰减,可解算生物组织中上述色素的浓度。基于稳态空间分辨的NIRS研发了可检测组织中色素浓度的装置,该装置的传感器包括一个可发射3个不同波长的LED光源,以及与LED位于同一直线上且距离分别为30和40 mm的２个检测器。用该装置检测了2块猪肉组织(分别为新鲜的猪背长肌和股直肌)的色素浓度,结果表明,背长肌和股直肌中血红蛋白、肌红蛋白等色素的总浓度分别为(6.42±1.51)μmol·L-1和(15.48±4.54)μmol·L-1,接近于现有报道的经验值。在无损、实时、直接、简便检测猪肉组织的色素浓度方面,上述NIRS方法及装置是可信的。