用于组织光学特性参量测量的改进型双积分球系统

研制了一套改进型的双积分球系统 ,通过对光源功率的监测 ,可以准确获取生物组织的光学特性参量 .文中详细阐明了该系统的组成、原理、测量技术及获取光学特性参量的逆加折叠方法 ;并分两种情况 ,即用改进型的双积分球系统及常用的双积分球系统分别对内脂与细粒蓝的光学特性参量 ( 6 3 2 .8nm)进行了测量 ,结果表明改进型系统能很好消除光源波动对测量所带来的影响 ,所测量的数据更准确 。

基于单片机的双积分球组织光学特性参数测量系统

研制了基于 5 1单片机和相敏检测模块 CD5 0 5 R2的双积分球组织光学特性参数测量系统。阐明了该系统的工作原理、硬件组成和软件设计 ;通过对标准样品 (Intralipid,Evans Blue)光学特性参数 (6 32 .8nm )的测试 ,证明了该系统具有精度高、操作便捷、性价比高的优点。

利用非侵入性光学成像技术监测在体肿瘤的生长

利用电穿孔技术将gfp表达质粒转染于SP2/0细胞,通过G418筛选获得稳定表达GFP的小鼠骨髓瘤细胞株SP2/0-GFP细胞。将稳定的转化细胞移植于同系BALB/c小鼠后腿、耳部皮下及腹腔成瘤,每隔一天对小鼠肿瘤成像,跟踪肿瘤的生长过程。结果表明,探测到的GFP荧光强度和发光范围与肿瘤的生长或消亡相关,从而证明可以利用GFP作为肿瘤细胞的标记,结合光学成像技术,对肿瘤生长过程实时追踪。

大鼠小肠肠系膜微血管血流随温度变化的光学检测

利用 CCD显微成像技术和激光散斑技术 ,对局部加热 (41℃～ 5 4℃ ,30 m in)下大鼠小肠肠系膜微血管的管径 (直径约 15μm～ 5 0μm )和血流速率的变化进行实时、在体监测 ,并由二者计算血流量的变化。结果表明 :4 1℃、4 3℃、4 5℃、4 6℃各温度点 30 min的加热过程中 ,血流速率变化平缓 ,血管管径和血流量明显增加 ,最终均逐渐趋于恒定。4 9℃时 ,血流速率仅在前 12 m in内增加 ,30 min时已降至低于初始值 ;血管管径及血流量在 14 m in时达最大后开始减小 ,加热停止时仍旧高于初始值。温度高于 4 9℃时 (5 1℃、5 4℃ )血流速率、管径、血流量呈现先升高后下降的变化趋势 ,在 30 m in时 ,三者均低于初始值。由此可知 ,加热时间为 30 min,大鼠肠系膜微血管的临界温度为 4 9℃ ;在相同的时间条件下 ,热损伤速率随温度升高而增加。

组织不同深度血氧状况的光学监测系统

研制了一套基于相关检测技术的对组织不同深度的血氧进行同步监测的多路近红外光学系统。采用三个波长分别为735nm,805nm和850nm的近红外光测量组织的血氧参数,采用距光源不同间距的多路探测器同时监测不同组织深度的血氧变化,并采用相敏检波技术有效提高了系统的灵敏度。前臂阻断实验证实了该系统能有效测量不同深度组织血氧状况。

热作用下蛋白及全血光学特性变化的实验研究

利用自行研制的双积分球系统 ,对不同温度 (37℃～ 80℃ )加热后的蛋白及人全血的光学特性参数 (对波长为 6 32 8nm的光而言 )进行了实验研究。结果表明 :热作用下生物样品生理特性的改变可用光学特性参数的变化来描述。不同的热剂量作用下 ,样品形态及结构的改变是不同的 ,相应的光学特性参数 (吸收系数与散射系数 )变化也不同 ;相同热作用下 ,样品成分的不同 ,导致样品光学特性参数的改变也存在差别。光学检测技术可望为热疗的实时无损监测提供一种新的手段。

大鼠肝脏热损伤的光散射研究

利用连续波 (6 5 0nm)透射测量技术 ,对不同温度 (5 5～ 95℃ )作用下大鼠肝脏组织的热损伤过程进行了动态监测。薄样品的采用 ,使得通过透射测量直接得到散射系数的变化量随时间及温度的变化关系成为可能。结果表明 ,热作用过程中 ,散射系数的变化量随时间的变化关系可用于描述生物组织的热损伤过程 ;利用所得结果推导出了大鼠肝脏组织的热损伤参数 (其反应的活化能为 135 2 (kJ mol) ,熵为 116 7(J K·mol) ) ;在此基础上对组织的热损伤情况进行了探讨。

噻酮对离体乳猪皮肤光透明效果影响的实验研究

研究一种新型促渗剂——噻酮对皮肤组织光透明效果的影响。分别用单纯聚乙二醇400(PEG400)溶液以及PEG400与噻酮的混合溶液作用于含角质层及去角质层的离体乳猪皮肤,利用积分球系统动态检测样品对632．8 nm光的透射率变化,并对样品拍照获得直观图。结果表明:混合溶液作用于两种皮肤模型后,其光透明性均有不同程度的增加,即衰减系数降低;比较去角质层皮肤与含角质层皮肤的衰减系数的变化,前者比后者大19倍;单纯的PEG400仅对去角质皮肤有一定的光透明效果,并且所导致的皮肤衰减系数的降低仅为混合液作用后的2/3。因此,噻酮作为良好的促渗剂能与PEG400产生协同效应,有效提高皮肤光透明效果。

血液灌注率动态变化的光学监测

研究了利用激光散斑测速原理结合CCD成像技术对大鼠肠系膜上血液灌注变化进行监测的技术。设计了用于监测大鼠肠系膜上微血管血流速度的激光散斑测量系统,通过模型实验对该测量系统的技术参数、测试精度进行分析,在此基础上,对热作用下大鼠肠系膜上微血管血流速度的变化进行动态监测,结合CCD成像技术,监测血管直径的变化,从而获得不同温度下血液灌注率的变化。

渗透剂对小鼠皮肤光学特性影响的实时动态监测

自行研制了一套双积分球系统 ,应用该系统对离体小鼠皮肤在渗透剂无水甘油作用下 ,光学特性参量的变化进行了实时监测。实验结果表明 :在无水甘油作用下 ,随着时间的延长 ,小鼠皮肤的约化散射系数明显减小 ,吸收系数略有增加 ,并最终导致了有效衰减系数的减小 ;但当作用时间超过 2 5min后 ,样品的光学特性参量会趋于恒定。为生物组织光学特性控制作用提供了新的方法 。

生物组织中光子微区扩散理论研究

为合理描述生物组织中光子微区的扩散情况,提出在相函数中引入独立控制参量来改进现有的一般扩散近似理论。以平板结构为例,分别利用改进的一般扩散近似理论、标准扩散近似理论以及一般扩散近似理论,对光子在不同厚度中的扩散进行数值模拟,并与蒙特卡罗方法的模拟结果进行了比较,从而论证了改进的一般扩散近似理论能很好地描述生物组织中光子微区扩散。在此基础上,进一步探讨了系统参量对独立控制参量的影响。结果表明:最佳独立控制参量会随着数值孔径的增加而下降、随着光束半径的增加而增加。本研究对微区生物组织光学特性测量技术的研究具有重要的指导意义。

激光热疗中生物组织的光热描述及研究进展

激光热疗中,激光与生物组织相互作用研究应包含两个方面:一是光子在生物组织中的迁移规律,基于传输理论的Monte-Carlo方法能较为真实地模拟光在生物组织内的分布,并进一步获得热源的分布;另一方面是热在生物组织中的传导,经典的Pennes方程和基于微结构的Weinbaum与Jiji模型从不同层面描述生物组织中的传热问题,两者的统一是至关重要的,文中对此进行了阐述.文中还报道了用光学方法对组织热凝固过程的动态测试结果,这将使得激光热疗过程的定量描述更加准确.