近红外扩散相关光谱系统的研制

近红外扩散相关光谱(DCS)是一种先进的无创检测组织深层血流流速变化的动态光散射技术。为了解决光子相关器价格昂贵、灵活性差、应用局限、计算效率低的问题,采用将光子相关器软件化的方法,设计了一种近红外扩散相关谱检测系统。该系统以单纵模长相干激光器作为光源,采用单光子探测器探测散射光信号,用数字信号采集模块采集高速数字信号,并对数字脉冲信号进行计数,基于软件完成了对动态散射光斑光强归一化自相关的计算。结果表明,该系统计算出生物样品波动漫反射信号的时间平均强度自相关函数符合理论,验证了系统检测功能的可靠性;在客观评价指标方面,可成功区分不同的生物样品,并且能够分别体积分数差为1%的同种生物样品。该系统可以实时监测生物样品整体的光学特性和动态特性,具有体积小、成本低、灵活性好、可拓展性强的特点,为轻量化DCS检测系统的发展提供了一种新的解决方案。

基于扩散相关光谱的血流检测方法研究

组织血流信息在临床诊断和治疗中具有重要的作用,无创血流检测是医患双方的期望。研究采用了近红外扩散相关光谱方法对生物组织血流进行无创检测,理论分析了散射光斑强度的变化和被测组织中血细胞运动状态的函数关系,建立了检测组织血流的理论模型及检测系统。该系统通过求解组织表面散射光斑电场强度的时间自相关函数来推断组织中血细胞的运动状态,进行组织血流的定量分析。采用健康人体前臂袖带加压实验模型对该系统进行了验证,实验结果验证了该系统进行组织无创血流检测的可行性,同时也表明该系统可以提供从浅层到深层的组织血流变化信息。

扩散相关光谱组织血流检测及其临床应用

扩散相关光谱(DCS)技术是一种新兴的组织血流无创检测技术。该技术将近红外光照射到组织表面,通过计算组织表面散射光斑的光强自相关函数推算组织中红细胞的运动状态,以实现组织血流变化的定量检测。相比于其他血流检测技术,如激光多普勒(LDF)、核磁共振成像(MRI)、正电子发射断层成像技术(PET)等,该技术具有无创、无辐射、可长时间连续实时检测、适用范围广、检测要求低等优势,适宜床边监测。分别从DCS技术的基本原理、系统与方法、临床应用等方面对其进行简要综述,并对DCS技术的未来发展趋势进行展望。

利用光子相关光谱研究蛋白分子相互作用

利用光子相关光谱技术研究了人血清白蛋白分子在不同蛋白浓度和pH值条件下的扩散系数。结果表明库仑力对蛋白质的扩散起主要作用,在等电位点下(pH=5.2)库仑力的影响消失,蛋白质的扩散系数最小;等电点测量出扩散系数随浓度的增加而线性减小,主要原因是蛋白质间的库仑排斥力变小,引力得到相对增强,测得人血清白蛋白的半径为3.44±0.01nm。

一种多通道扩散相关拓扑成像系统及方法

扩散相关光谱法(DCS)是一种新兴的无创检测组织深层血流流速变化的光学方法。开发了一种基于多时延光子相关器的多通道DCS拓扑成像系统,该系统主要包含长相干激光器、光子计数式光电倍增管和光子相关器。多时延光子相关器结构可以保证光强时间自相关曲线的高分辨率和大动态范围。结合该系统的成像特点,将基于相关扩散方程解析解的约束非线性优化算法作为模型,实现半无限空间条件下相关扩散方程解析解与实验测得的相关曲线的最佳匹配,以计算血流指数。动态仿体实验验证了该系统可以分辨液体介质的流速,且可以重建出不同流速的二维图像。