基于光学相干检测的非接触全光学光声显微镜

报道了一种非接触、宽频带、联合微型激光器和低相干迈克尔逊干涉仪的全光学光声显微镜(BD-AOPAM)、光学相干层析系统(OCT)的硬件用于光声信号的检测。目前全光学光声显微镜可检测到的带宽为67 MHz,用碳纤维测得系统的横向分辨率可以达到10.8μm。进一步的,利用包埋头发丝的模拟样品和在体小鼠耳朵血管来验证系统的成像能力。实验结果表明,这种全光学光声显微镜可以在体的实现组织高分辨率的成像,有望成为一种便携式非接触的光声显微镜应用于生物医学当中。

激光光声显微镜微弱信号的描述

激光光声显微镜是近几年发展起来的微区表面或次表面显微探测的新技术,在金属、非金属材料特性的研究中有广泛的应用。我们建立了以CO_2激光器为光源,采用锁相放大技术处理微弱信号的光声显微镜装置。以金属、石墨、催化剂等材料为研究对象,建立了几种新的探测模型,探讨了与信号处理有关的光声图象分辨率的选择问题。

用于皮肤色素病变检测的线性共焦光声显微镜

医学成像在皮肤病学的病理生理相关性的临床诊断和评估中起着不可或缺的作用。然而,现有的成像技术很难获得色素性皮肤病的黑色素空间分布和色素浓度。本文中我们提出了一种线性共焦扫描光声显微镜,用于快速无损地获取色素性皮肤病的病理结构变化和色素异常部位的黑色素分布情况。通过样品试验和动物试验证明了该显微成像系统的可行性及成像能力,并进一步对咖啡斑患者的正常表皮和病变表皮进行高分辨成像,图像结果表明,正常皮肤和咖啡斑皮肤之间黑色素分布及浓度存在着明显的差异。通过使用快速线性共焦扫描模式,可以在1 s内快速获得检测部位的光声断层图像。线性共焦扫描光声显微镜也可以扩展到诊断其他皮肤性疾病,是一种具有前景的皮肤病学成像技术。

基于非接触光声成像的碳纤维增强复合材料冲击损伤检测方法

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)的损伤机制并对其制造过程进行质量监控,对CFRP的冲击损伤区域进行了高分辨无损检测。构建了全光式非接触光声显微(AONC-PAM)成像系统,利用自主开发的光学吸收结合背向散射的双对比度成像模式,对CFRP在不同冲击能量下的损伤区域进行高分辨率无损检测。实验结果显示,AONC-PAM系统的空间分辨率为2.9±0.5μm;双对比度成像策略能以2 s/帧的速率同时获得基于光学吸收和表面散射特性的图像及两者叠加的双对比度图像;AONC-PAM系统显示了比通用明场显微镜系统更多的成像细节,包括碳纤维分布和其他微观缺陷如纤维断裂、错位、缺束和褶皱,可检测的微观缺陷尺寸达10~20μm,并实现了损伤区域的精准量化。

基于透明超声换能器的光声显微镜设计

光声显微镜结合了光学成像的高分辨率和声学成像的组织穿透深度,在生物医学领域有着广泛的应用。随着技术的发展,其小型化系统有着新的发展机遇。然而,传统光声显微镜的光路受超声换能器的不透明影响,声-光共聚焦扫描需要复杂的模块,不利于光声系统的小型化发展。提出了基于透明超声换能器的光声显微镜,自主制作了7 MHz透明超声换能器,实现了小型化、低成本、大视场的同轴共焦成像模式。实验结果表明:基于透明超声换能器的光声显微镜,横向分辨率为18.0μm,信噪比高达38 dB,成像范围可达16 mm×16 mm。对小鼠鼠耳皮下血管的成像实验验证了系统具有成像生物组织网络的能力。

一体化的光声-荧光显微镜用于活体肿瘤成像

报道了一种利用单一波长激发的同时产生光声和荧光信号的显微成像系统,本成像系统具有超高的成像分辨率(<6μm)。借助外源的造影剂在近红外的吸收特性,利用光声-荧光显微成像系统对活体肿瘤进行光声/荧光成像。实验结果表明,光声-荧光显微镜在早期肿瘤的成像和检测等方面具有潜在的应用价值。因此,通过研究和选择适当的双模态造影剂,该系统在不同病理模型中可以提供更准确的组织信息及生理参数。

生物组织光声成像技术综述

光声成像是一种低功率、非电离的成像方式,既具有声学方法对深层组织成像分辨率高的优点,又具有光学方法在功能成像、分子成像方面具有高对比度的优势。本文回顾了近年来,光声成像技术在生物医学领域的研究进展,介绍了光声成像的基本成像原理。以此为基础,本文介绍了光声成像的两种主要成像方案:光声断层成像和光声显微镜,并且讨论了光声成像在获取生物组织化学成分信息和微结构信息方面的优越性;最后,本文对光声成像技术的优点和应用前景进行了总结。

基于直线电机连续-步进运动的快速光声显微成像系统

报道了一种利用直线电机连续-步进的扫描方式进行光声显微成像的系统,该系统在运动时走弓字型路线,其中直线电机在X轴方向上连续运动,在Y轴方向上以步进的方式运动,采集卡只在X轴电机运动的过程中连续采集。该成像系统较之前振镜扫描的方式扫描的范围更大,可达到厘米尺度范围内的生物组织光声成像;较之前的步进电机逐点扫描的方式扫描速度明显提高。同时本文采用电机带动光和超声换能器一同扫描的方式,较光和超声换能器不动电机带动样品扫描的方式更灵活。另外利用包埋碳丝的模拟样品和在体小鼠耳朵血管来验证系统的成像能力。实验结果表明,这种快速光声显微成像方法及其系统可以实现在体组织的高分辨率成像,有望成为一种无创、实时的光声显微镜应用于生物医学当中。

基于光声热测量法的血液流速无创测量

光声成像是一种结合光学和声学原理的多模态成像技术,可用于观察和获取组织内部的结构和功能信息。血液流速是评估血管功能的重要指标,血液流速的测量与疾病的发生和发展密切相关。推导了基于热测量法测量血液流速的基本理论,搭建了光声测速/成像实验系统,并开展了光声速度测量和成像实验。通过实验研究,获得了光声声压与流体速度间的定量关系,经实验验证流速测量的平均误差为8.2%,最大测速范围可达200 mm·s^(-1)。在此基础上,采用二维机械扫描的方式实现了分辨率为10μm的光声形态/流速协同测量。

多参量光声成像及其在生物医学领域的应用

光声成像兼具声学成像和光学成像两者的优点,因而成为近十年来发展最迅速的生物医学成像技术之一.本文介绍了光声成像的特点及其相对于广泛应用的光学成像技术和声学成像技术的优点;其次,解释了光声成像的成像原理,在此基础上介绍了光声断层成像和光声显微镜这两种典型的光声成像方案,并介绍了它们的技术特点;然后,介绍了光声成像对生物组织的生化特性、组织力学特性、血液流速分布、温度分布参数、微结构特性等多信息参量的提取能力,及其在生物系统的结构成像、功能成像、代谢成像、分子成像、基因成像等多领域的应用;最后,展望了光声成像在生物医学领域的应用潜力并讨论了其局限性.

微腔光声探测技术及其成像方法

提出了具有高探测灵敏度的微腔光声探测技术。采用微腔耦合技术,将细胞内产生的光声信号,通过微通道传导到耦合腔,被麦克风接收,成功研制出微腔光声探测器。在相同的温度变化情况下,密闭腔内气压变化量与腔的体积成反比,腔的体积越小,气压变化量越大,探测器对压力的响应度就越高,对于微弱光声信号就越灵敏。因此,设计出的高灵敏度微腔光声探测器,能够探测到连续调制光激发出的微弱光声信号,重建出免标记的细胞水平的光声显微图像。从已获得的分辨率板、洋葱表皮细胞和血红细胞等样品的光声显微图像可以说明这个光声微腔探测器的灵敏度高,分辨率达到1.25μm。

Primary angle closure glaucoma in Chinese and Western populations

OBJECTIVE: To review the major progress in primary angle closure glaucoma (PACG). METHODS: Contents of this article were selected from the original papers or reviews related to primary angle closure glaucoma published in Chinese and foreign journals. A total of 76 articles were selected from several hundred original articles or reviews. The content of selected articles is in accordance with our purpose and the authors are authorized scientists in the study of glaucoma. RESULTS: Primary angle closure glaucoma is the most common type of glaucoma in the Sino-Mongoloid population. PACG in Chinese can be classified into three types depending on the mechanism of angle closure: 1. Multimechanism: 54.8% of Chinese PACG is caused by co-existing factors. The pattern of angle closure appears to mainly be creeping closure. After iridectomy, almost 40% of the cases still manifest a positive response to the darkroom provocative test and progressive synechial closure or recurrent angle closure may occur. Several mechanisms are involved in this form of PACG such as pupillary blocking component, iris crowding component and anterior positioned ciliary body. These factors can coexist in the follow patterns: pupillary blocking and iris crowding coexist; pupillary blocking and anterior positioned ciliary body coexist or three of them co-exist. 2. Pupillary block: (38.1% of Chinese PACG) is caused by iris bombe due to pupillary block with acute or subacute attack. It responds well to iridectomy or laser iridotomy. 3. Non-pupillary blocking: (7.8% of Chinese PACG). They usually have a deeper anterior chamber, and tend to be younger (below 40 years of age). Angle closure in this form of PACG is caused by: iris crowding mechanism or/and anteriorly positioned ciliary body against iris root to angle. It is critical to distinguish multi-mechanism PACG from other types. The initial treatment for this type of PACG is also iridectomy, but after the pupillary block component is eliminated by iridectomy, the residual non-pupillary blocking components should be highlighted by a diagnostic treatment procedure or by a ultrasound biomicroscopy (UBM) provocative test. Finally, the role of UBM in the observation and evaluation of the mechanism of angle closure is discussed and future research directions on PACG in Asians are proposed. CONCLUSION: Chinese eyes have been recognized to be prone to the development of creeping angle closure. There is some direct evidence that creeping angle closure is caused by multiple mechanisms. Further study on this topic is needed.