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光声成像激励光源的现状及选用

激光技术 2017年第5期41卷 712-717页

作者：简小华韩志乐崔崤峣董凤林中国科学院苏州生物医学工程技术研究所苏州215163 苏州大学附属第一医院超声科苏州215006

随着光声成像技术研究的迅猛发展,其越来越多地被应用于生物医学成像及检测的各个方面。由于现有光声成像产品多受限于其激励光源,导致结构复杂、体积庞大、价格昂贵,限制了其进一步普及和推广。分析了光声成像对光源的限制和要求,总结... 详细信息

随着光声成像技术研究的迅猛发展,其越来越多地被应用于生物医学成像及检测的各个方面。由于现有光声成像产品多受限于其激励光源,导致结构复杂、体积庞大、价格昂贵,限制了其进一步普及和推广。分析了光声成像对光源的限制和要求,总结了现有Nd∶YAG、光学参量振荡器、半导体激光器及发光二极管等不同种类光声光源的现状和优劣,为光声成像技术研究和光声成像产品研制中对光声光源的选择提供相应的参考和指导。

关键词：激光器激励光源光声成像半导体激光器发光二极管

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光声成像技术在生物医学中的研究进展

激光技术 2007年第5期31卷 530-533,536页

作者：何军锋谭毅陕西理工学院物理系汉中723003

简要介绍了生物医学中的光声成像技术机理,总结报道了国内外几种典型的光声成像方法和光声图像重建算法的发展历程及其最新进展,指出该技术是一种很有应用前景的医学检测方法。

关键词：医用光学与生物技术光声成像光声信号图像重建算法

光声成像仪联合产气纳米微球对家兔动脉粥样硬化的早期诊断

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中国超声医学杂志 2018年第7期34卷 660-663页

作者：夏晓蓉夏纪筑王文渊冯罡郝兰王志刚西南医科大学附属第一医院超声科宜昌市中心人民医院三峡大学第一临床医学院重庆医科大学超声影像学研究所超声分子影像重庆市重点实验室

目的探讨光声成像仪联合包碳酸氢铵产气纳米微球对家兔早期动脉粥样硬化光声、超声显像效果。方法将家兔分为手术加高脂喂养组和对照组。术前和术后第3天、第2周、第4周和第6周,于耳缘静脉注射自制包碳酸氢铵产气纳米微球后,观察注射后6... 详细信息

目的探讨光声成像仪联合包碳酸氢铵产气纳米微球对家兔早期动脉粥样硬化光声、超声显像效果。方法将家兔分为手术加高脂喂养组和对照组。术前和术后第3天、第2周、第4周和第6周,于耳缘静脉注射自制包碳酸氢铵产气纳米微球后,观察注射后6.0h内的超声或光声显像,监测内中膜厚度、光声信号值,每半小时监测一次,结束后取颈总动脉进行病理检查。结果 (1)建模:病理示术后4周内膜下可见大量增生的平滑肌细胞及泡沫细胞,术后6周上述改变加重;术后4周,超声显示内中膜厚约(0.203±0.010)mm与对照组(0.185±0.003)mm相比无统计学意义(P>0.05);术后6周超声显示内中膜厚约(0.523±0.007)mm,与对照组相比具有统计学意义(P光声可见局部局限性血管内膜显像加强,术后6周超声可见内中膜增厚,光声可见明显内膜显像;光声显像随时间变化:注射微球1.5h后开始出现光声显像,注射4h后光声信号达到最强,注射6h后显像效果与注射前无明显差异,不同时间点上的差异具有统计学意义(F=411.783,P光声成像可更早发现动脉粥样硬化血管的早期改变,实现动脉粥样硬化的早期诊断。

关键词：动脉粥样硬化光声成像诊断显像

超声响应性纳米粒子用于超声/光声成像引导下声动力/饥饿治疗小鼠结直肠癌

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中国医学影像技术 2021年第7期37卷 967-973页

作者：徐伟李洋顾海涛张剑波王志刚王继见重庆医科大学附属第二医院胃肠外科重庆400010 重庆医科大学附属第二医院超声科重庆400010 重庆医科大学超声影像学研究所重庆市重点实验室重庆400010

目的制备载四苯基卟啉锌(TPZ)、葡萄糖氧化酶(GOD)与全氟戊烷的超声响应性纳米粒子(NP)TPZ-GOD NP,并评估其超声/光声双模态成像效果及介导声动力治疗(SDT)联合饥饿治疗小鼠结直肠癌的效果。方法以薄膜水化法制备载TPZ及GOD的NP。观察TP... 详细信息

目的制备载四苯基卟啉锌(TPZ)、葡萄糖氧化酶(GOD)与全氟戊烷的超声响应性纳米粒子(NP)TPZ-GOD NP,并评估其超声/光声双模态成像效果及介导声动力治疗(SDT)联合饥饿治疗小鼠结直肠癌的效果。方法以薄膜水化法制备载TPZ及GOD的NP。观察TPZ-GOD NP基本特性,以紫外分光光度计检测其超声辐照下释放GOD量,以流式细胞仪检测结直肠癌CT-26细胞与TPZ-GOD NP共同孵育后细胞吞噬情况,于荧光显微镜下观察超声辐照后TPZ-GOD NP细胞毒性活性氧产生情况。检测TPZ-GOD NP增强体内外超声/光声双模态成像效果;观察TPZ-GOD NP介导SDT、饥饿治疗及二者联合对移植瘤小鼠模型的作用。结果成功制备TPZ-GOD NP,颗粒呈球形,大小均一,平均粒径(262.10±62.92)nm。超声辐照后,GOD释放量随时间而增加。TPZ-GOD NP可被CT-26细胞吞噬,超声辐照后可产生大量细胞毒性活性氧;可发生液气相变,增强体内外超声造影效果。体外光声成像显示,TPZ-GOD NP光声信号值随浓度而呈线性增加。经尾静脉注射TPZ-GOD NP后,小鼠肿瘤区域内光声信号明显增强;SDT或饥饿治疗均可杀伤部分CT-26细胞,二者联合效果更佳。结论制备TPZ-GOD NP具有超声响应性,可用于超声/光声双模态成像引导下声动力联合饥饿治疗小鼠结直肠癌。

关键词：结直肠癌声动力治疗饥饿治疗葡萄糖氧化酶卟啉锌光声成像

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光声成像技术在针刺疗法的应用

光声成像技术在针刺疗法的应用

作者：李婷婷电子科技大学

学位级别：硕士

针刺在中国有两千多年的应用历史,历代中医在针刺疗法的实践已经证明针刺可以治疗多种疾病。近年来兴起的实验针灸学,其中涉及的研究方法及定性定量的研究结果比传统中医学的经验论在国际上具有更强的说服力。尽管如此,针刺的国际化进... 详细信息

针刺在中国有两千多年的应用历史,历代中医在针刺疗法的实践已经证明针刺可以治疗多种疾病。近年来兴起的实验针灸学,其中涉及的研究方法及定性定量的研究结果比传统中医学的经验论在国际上具有更强的说服力。尽管如此,针刺的国际化进程仍然缓慢,原因在于缺乏理论基础及科学的解释手段。为了推动这项传统医学的国际化,必须利用现有科学技术手段建立起一座连接传统医学与现代医学的桥梁,使针刺机制可视化,推动针刺在理论建立、研究论证、临床推广方面的发展。目前用于研究针刺机制的可视化工具有功能核磁共振,正电子发射断层扫描,脑电图,脑磁图等,但都具有局限性。本文提出将一种新型的生物医学成像技术——光声层析成像应用于针刺机理的研究。光声层析成像技术具有光学成像高对比度优势及超声成像高分辨率的优势,对组织的功能信息检测具有高灵敏度。针刺作用机理很大程度与脑功能动态变化相关,因此本文主要将光声成像技术应用于脑功能成像研究,通过重复性的实验,对比实验动物在针刺前后脑血流变化情况,利用后期的统计分析证明光声层析成像技术应用于针刺机理研究的可行性,并给出利用该项技术得到的针刺涌泉穴时大脑皮层血流变化情况,尝试从血流动力学层面解释针刺作用机制。本文侧重于光声层析成像系统在脑成像及针刺机理方面的实验研究,内容结构为:1、介绍了近年来国内外关于针刺机制的可视化研究进程,对比分析了各种可视化工具在脑成像研究方面的利弊,引入具有相对优势的光声成像技术,简单介绍了其发展历程,重点论述了该技术在脑成像应用领域的研究进展及具有突破性的研究成果;2、由生物组织的光学及声学特性入手,从光与组织的相互作用、超声波在组织内的传播特性、光声信号产生机制解释了光声信号在组织内产生的具体过程,推导了光声波动方程并介绍了该方程基于格林函数的解;3、对光声层析成像系统应用于脑成像的能力进行研究。首先介绍了实验室PAT系统的硬件部分、工作过程、用于完成图像重建的延迟叠加算法。其次制作模拟吸收体及模拟脑皮层血管模型证明了系统进行结构及功能成像的能力,通过离体脑成像实验证明系统对动物脑皮层血管分布进行成像的能力,通过活体实验证明系统进行活体脑成像的能力,为针刺机理的研究奠定了基础;4、利用光声成像系统研究动物接受针刺前后的脑部血流变化情况,分别对单独针刺左涌泉穴、右涌泉穴及同时针刺左右涌泉穴的情况进行了实验研究。对取得的重复性实验数据利用统计分析的方法作假设检验,证明系统应用于针刺机理研究的可行性,这项研究为传统针刺疗法的效果提供了一种可视化的实验判据。

关键词：光声成像针刺机理脑成像血流变化

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小鼠脑血管的近红外二区光声成像

中华生物医学工程杂志 2022年第2期28卷 121-125页

作者：蓝银涛罗英桐贺凤冰徐瑶甘舒琪张苑涵李靖航成萌萌苏玲玲向湘廖永华傅洪波刘升建王俐梅张建广州医科大学生物医学工程学院医学影像创新实验室广州511436 华南师范大学化学学院物理化学研究所广州510631 广东莱恩医药研究院有限公司广东省药物非临床评价研究企业重点实验室国家中药现代化工程技术研究中心中药非临床评价分中心广州510990

目的建立小鼠脑血管网络的近红外二区光声成像系统, 并探究光声波开启血脑屏障的可行性。方法使用1064 nm波长激光对不同浓度的纳米材料PATQ-T进行光声成像。暴露3~8周龄KM小鼠颅骨, 通过尾静脉注射将纳米材料打进小鼠体内, 在1064 nm... 详细信息

目的建立小鼠脑血管网络的近红外二区光声成像系统, 并探究光声波开启血脑屏障的可行性。方法使用1064 nm波长激光对不同浓度的纳米材料PATQ-T进行光声成像。暴露3~8周龄KM小鼠颅骨, 通过尾静脉注射将纳米材料打进小鼠体内, 在1064 nm的波长下对进行注射前后的脑血管网络进行成像, 然后用532 nm的激光产生光声波, 观察血脑屏障在光声波作用下的开启情况。结果近红外光声成像系统拥有较好横向分辨率, 约为80 μm。通过光声成像可以看到PATQ-T的光声信号强度随浓度的增加而增强。在1064 nm的波长下, PATQ-T显示了较好的光声增强效果。经光声波激发后, 在血管网络周围出现了明显的光声信号增强。结论通过光声成像技术可以对小鼠脑血管网络进行成像。光声波具有开启血脑屏障的作用。

关键词：光声成像脑血管近红外二区

光声成像在关节炎性病变中的潜在临床应用价值

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协和医学杂志 2021年第2期12卷 232-237页

作者：赵辰阳朱庆莉张睿齐振红杨萌姜玉新中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院超声医学科北京100730

关节炎性疾病发病率逐年升高,给社会经济造成了巨大负担,其早期诊治具有重要意义。光声成像是一种新型光学影像技术,结合了光显像和超声波接收转换的优点,可对关节开展形态学、微血管及功能成像,并可通过外源性造影剂实现分子成像。近1... 详细信息

关节炎性疾病发病率逐年升高,给社会经济造成了巨大负担,其早期诊治具有重要意义。光声成像是一种新型光学影像技术,结合了光显像和超声波接收转换的优点,可对关节开展形态学、微血管及功能成像,并可通过外源性造影剂实现分子成像。近10年来,研究人员开发了一系列光声成像仪器,包括独立光声断层成像系统、多模态影像系统等,针对关节炎性疾病开展了动物实验和人体试验,证实其在关节炎性疾病诊断中的价值,其中配备手持光声探头的一体化双模态光声/超声成像系统易于临床转化,有较好的发展前景。

关键词：关节炎性疾病光声成像光声效应超声成像双模态成像

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血管内光声成像图像重建的研究现状

光电工程 2015年第3期42卷 20-27页

作者：孙正韩朵朵王健健华北电力大学电子与通信工程系河北保定071003

急性心脑血管疾病是人类健康的头号杀手,将光声成像与医学内窥技术相结合的血管内光声(IVPA)成像技术有望为心脑血管内易损斑块的检测以及指导介入治疗提供更可靠的参考指标。目前对IVPA成像的研究尚处于起步阶段,对其图像重建的研究也... 详细信息

急性心脑血管疾病是人类健康的头号杀手,将光声成像与医学内窥技术相结合的血管内光声(IVPA)成像技术有望为心脑血管内易损斑块的检测以及指导介入治疗提供更可靠的参考指标。目前对IVPA成像的研究尚处于起步阶段,对其图像重建的研究也主要是借鉴其它比较成熟的成像技术的重建理论。本文在介绍IVPA成像原理的基础上,指出在重建IVPA图像中亟待解决的两个问题,并对目前可以应用到IVPA图像重建中的主流算法进行介绍和分析。

关键词：心脑血管疾病易损斑块光声成像血管内光声(IVPA)成像图像重建

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生物组织光声成像技术综述

数据采集与处理 2015年第2期30卷 289-298页

作者：陶超殷杰刘晓峻南京大学声学研究所南京210093 南京化工职业技术学院自动控制系南京210048

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... 详细信息

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。

关键词：光声成像光声断层光声显微镜化学成分微结构