福建省医学光电科学与技术学科发展报告

本文论述了激光与光电子技术在人类保健和医学应用中的作用与意义,医学光电科学与技术的研究现状与具体应用,医学光电科学与技术学科所属的教育部重点实验室概况,提出了今后值得关注的研究方向,展望了激光与光电子技术在医学科学中的应用前景。

基于CDIO及云桌面技术的工程光学实验室优化建设

为满足CDIO理念下虚拟现实仿真实验、教学全程监管、实验数据实时记录等信息技术教育平台的建设和使用需求,利用云桌面技术优化建设工程光学实验场所,通过硬件资源共享与云计算软件实现用户桌面的统一管理,让使用者端脱离传统计算机设备,用云终端就能实现登录与使用,降低实验室整体建设和运行成本,提高工程光学实验教学信息化管理水平,提高管理者的工作效率,为实验教学改革提供数据支撑。

饮用水中的微塑料及其拉曼光谱检测技术研究进展

塑料的发明和应用已逾百年,给日常生活带来了极大的便利。塑料制品及成分经过破碎降解后形成微塑料(MPs),环境中的MPs可进入饮用水,其污染和潜在的健康危害逐渐受到重视。MPs的定性和定量检测仍处于发展阶段,拉曼光谱(RS)是目前较常用的一种较灵敏的非破坏性的无损光学分析技术。本文重点介绍了饮用水中MPs的来源、潜在危害以及RS检测的研究进展,旨在提高对饮用水中MPs污染的认知和对研发MPs检测技术的重视。

基于扩展现实技术的激光谐振腔实验教学辅助系统

在激光谐振腔实验教学中,经常出现学生在短时内难以完成实验、教学成本高昂、教学过程存在安全隐患等问题,对此利用Unity 3D引擎与Vuforia,运用VR、AR等扩展现实技术,开发了激光谐振腔实验教学虚拟仿真系统。该系统适用于PC端、移动端、Web端多种平台,贯穿实验教学过程中预习、练习、复习、考核与评价等阶段,构建形成实验教学闭环。据系统使用数据与学生反馈意见,该系统能降低教学成本,提高实验室教学效率,减少实验教师教学压力,激发学生学习兴趣。

表面增强拉曼光谱液体活检技术研究进展

液体活检作为新兴的癌症无损检测技术,具有最小侵入性和可重复采样的优势,可以实时监测肿瘤的发生和复发,并评估预后和治疗反应。近年来,基于生物流体的表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)检测技术因其快速、廉价、高检测灵敏度和特异性等特点,表现出巨大的临床诊断应用潜力。本文首先简要介绍了SERS光谱技术的机理与优势,综述了采用非标记与标签SERS技术在体液诊断分析的应用进展,其中包括本课题组针对血液、尿液、唾液开展的最新相关研究工作,最后分析讨论SERS光谱技术在液体活检领域的发展前景。

基于红外热像技术的经络现象及其时间相关性

利用红外热成像技术,在无外源干扰的条件下,对人体经脉线和腧穴的红外辐射强度及其时间相关性进行研究.实验观察到人体体表存在循经红外辐射现象,其辐射强度具有一定的时间节律;对人体腧穴与非腧穴区域的温度分布特征进行分析,发现腧穴热传递沿经脉线方向较强,而非腧穴则近似各向同性.此外,腧穴与非腧穴温度变化的时间节律基本一致.研究结果有力证实了人体经络腧穴的客观存在.

光声成像技术的最新进展

光声成像技术是生物医学领域中新兴的无损检测技术,具有对比度高、分辨率好、穿透能力强等优点。本文介绍了光声成像技术近年来的进展状况,主要涉及成像探测方式的改进、成像速度的加快、成像分辨率的提高以及图像重构算法的发展等。以该项技术在现代临床诊断中的应用为例,描述了其在生物医学领域中应用范围的拓宽。最后,总结了该项技术现存的主要问题,指出多模式组合的成像方式,如光声与超声的组合,光声与OCT方式的组合是该项技术的发展趋势;另外,结合造影剂的分子光声成像技术也同样很有发展前景。

声触诊组织量化技术诊断甲状腺乳头状癌

目的探讨声触诊组织量化(VTQ)技术诊断和鉴别诊断甲状腺乳头状癌的价值。方法用常规超声及VTQ对26例甲状腺乳头状癌及33例甲状腺腺瘤患者进行检查,观察甲状腺乳头状癌的VTQ特征,绘制ROC曲线寻找判断指标,并与术后病理结果对比。结果 VTQ测得甲状腺乳头状癌患者的癌内最大(Vmax)、最小(Vmin)及平均剪切波速度(Vm)均明显高于甲状腺腺瘤患者(P均<0.01)。比较ROC曲线下面积,发现Vmax、Vmin及Vm的诊断价值明显高于簇状钙化斑。结论 VTQ技术对诊断和鉴别诊断甲状腺乳头状癌有较大价值。

声脉冲辐射技术对甲状腺肿瘤鉴别诊断的价值

目的研究声脉冲辐射技术(AR FI)在甲状腺良恶性肿瘤鉴别诊断中的应用价值。方法分别用二维、彩色多普勒超声及AR FI对52例甲状腺肿瘤患者进行检查,术后对比病理结果,比较甲状腺良恶性肿瘤的各种声像学表现特征。结果甲状腺良恶性肿瘤的AR FI表现各有特点,且差异有特异性(P<0.01),AR FI技术对甲状腺肿瘤的鉴别诊断优于传统常规超声技术。结论 AR FI技术对甲状腺良恶性肿瘤鉴别有较大的价值。

基于ZigBee应用的技术研究与设计

Zigbee技术是当前研究的热点,它具有低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本等特点,具有广泛的应用.首先介绍ZigBee拓扑结构和ZigBee协议,接着对ZigBee各种不同应用技术和不同通信方式进行分析,总结当前ZigBee技术存在的关键问题,并提出设计实例,最后总结未来研究的方向.

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。

光谱技术检测鲜红斑痣病变程度的MC模拟(英文)

在分析鲜红斑痣病理的基础上,根据病变程度改变真皮上层血液层的厚度,并建立相应的光学模型,确定其组织光学参数.通过Monte Carlo模拟,得出:鲜红斑痣皮肤反射光谱与荧光光谱均可反映鲜红斑痣皮肤病变程度,特别是血管直径的变化;当血管直径增大时,鲜红斑痣皮肤反射光谱反射率与荧光光谱强度均明显下降.研究表明反射光谱和荧光光谱可能应用于判断或分析鲜红斑痣皮肤的病变程度,从而为鲜红斑痣的临床治疗方案及治疗效果提供参考.

表面增强拉曼光谱技术在肿瘤病理中的应用

表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)技术作为鉴定生物分子种类最有力的分析工具之一,具有灵敏度高、特异性强、稳定性好及检测条件温和等优点。目前,SERS技术在肿瘤病理领域的应用尚处于起步阶段,但已显现出良好的应用前景和发展空间。该文简要介绍了SERS的机理、特性及活性基底,并对SERS技术在肿瘤病理的研究进展、局限性及潜在应用价值方面做较为全面的综述。

基于多通道计数器的单态氧发光检测技术

在分析现有光子计数技术的基础上,提出了基于多通道光子计数的单态氧(1O2)发光检测技术.利用光电倍增管H10330-45和多通道计数器MSA-300,成功开发了用于检测1O2发光的系统.实验测量了3种卟啉类光敏剂喜泊分、血啉甲醚和癌光啉在二甲基甲酰胺中的1O2发光时间分辨光谱,并得到了它们的1O2寿命分别为:11.31±0.06,10.88±0.06,11.65±0.07μs.结果表明多通道计数器可应用于检测1O2近红外发光.

基于OCT技术的鼠皮肤激光热损伤修复过程的监测

采用Er:YAG激光(波长为2 940 nm,能量密度为:2.5 J/cm2单光斑,扫描次数为4)照射活体小白鼠皮肤,利用光学相干层析成像(optical coherence tomography,OCT)技术在活体小鼠上观察其皮肤组织在激光作用之前及作用之后光热损伤修复的整个过程,得到了激光光热作用下引起损伤的皮肤组织在此过程中皮肤光学特性参数的变化情况,发现皮肤修复过程中光学参数有显著差异,并分析了这些差异引起的原因,以揭示激光美容中并发症主要因素。

基于光学相干层析成像技术的小鼠表皮厚度的无损测量及分析

光学相干层析成像技术(optical coherence tomography,OCT)在研究活体皮肤的表皮和真皮上层方面是一种很有潜力的手段。本文以小白鼠为研究对象,脱毛后,采用OCT系统对同一部位的小鼠皮肤在制作切片过程中(活体、离体、固定24 h后)进行成像跟踪,分别获得OCT强度图中第一强度峰到第一个波谷,以及第一、二强度峰之间的距离,比较两种结果和组织学的对应情况,并分析其原因,同时关注切片过程中各种物理、化学因素对皮肤各层厚度的影响,研究了OCT图像的各个反射峰与实际皮肤的结构之间联系。

自体荧光技术在早期肠癌诊断中的应用

自体荧光技术以无损、实时、灵敏度高等优点已成为早期肠癌诊断应用的技术之一。本文总结了自体荧光光谱技术在早期肠癌诊断应用中的研究进展,重点阐述了荧光激发波长的选择,荧光光谱数据处理方法,以及正常和癌变肠道组织光谱差异的来源。在分析肠道组织中内源性荧光物质及其分布的基础上,回顾了自体荧光成像系统的临床应用进展。最后指出自体荧光光谱与成像技术在早期肠癌诊断中的应用和发展趋势。

基于光学相干层析成像技术的皮肤组织非消融性光热损伤过程

使用OCT技术观察活体小鼠皮肤组织在非消融性激此作用后光热损伤及其修复过程,得出皮肤组织存此过程中形态态的变化规律。利用OCT散射模型得出皮肤在激光作用前后光学参数中衰减系数的变化,根据所获得的光学参数的变化量来判断热损伤程度,并分析引起散射参数变化的原因,作为临床上无损的判断光热作用下皮肤内部损伤情况的依据。结果表明OCT是一种很有潜力的活体监测光热损伤及其修复过程的工具。

数据融合技术在无线传感器网络中的应用

在大规模的无线传感器网络中,传输数据量巨大,必然存在着数据传输可靠性、拥塞以及能耗等问题,高效的数据融合技术能够有效的解决这些问题。本文结合分簇路由算法的特征,采用两层融合技术,首先簇内节点与簇首节点的融合,簇内节点根据阈值来判断是否需要发送数据,簇首节点根据接收到的数据,进行数据一致性检验,剔除异常数据,第二层采用BP神经网络算法对簇首节点与基站的融合,得到所需要的结果。实验表明,进行融合后的数据可靠性高,较大减少了数据的传输量与冗余度、降低了能量的消耗,从而提高了整个网络的性能。

ZigBee技术中基于RSSI测距的定位算法研究

采用CC2430/CC2431为核心芯片设计ZigBee节点,并采用此类节点构成一个ZigBee定位网络。根据节点接收信号强度(RSSI)的模型,估计出盲节点与参考节点的距离,并采用最小二乘法对估计的距离进行修正。选择3个接收信号强度最强的参考节点,根据修正的距离采用三边测量法估计出盲节点的坐标。实验表明,修正后的定位精度高于修正前的定位精度。