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基于单像素探测器的高灵敏度近红外成像系统

红外与激光工程 2016年第B05期45卷 1-5页

作者：霍娟李明飞杨然赵连洁张安宁莫小范北京航天控制仪器研究所北京100094

昼夜光电成像技术经过了几十年的发展,现在已经进入到实用阶段,在军事、航天、天文等领域中占有十分重要的地位。为解决极弱光环境下难以成像的问题,在分析了微光像增强器和近红外固体成像技术之后,提出了一种新型的成像系统,利用空间... 详细信息

昼夜光电成像技术经过了几十年的发展,现在已经进入到实用阶段,在军事、航天、天文等领域中占有十分重要的地位。为解决极弱光环境下难以成像的问题,在分析了微光像增强器和近红外固体成像技术之后,提出了一种新型的成像系统,利用空间光调制器和单像素探测器对目标信息进行调制和探测,之后利用关联算法即可恢复出探测目标的图像,基于此成像系统实现了17 km外的成像实验。该成像系统有望实现高灵敏度成像,对突破无月夜晚等极弱光环境下的光电成像具有重大意义。

关键词：近红外成像高灵敏度单像素探测器空间光调制器关联算法

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近红外成像用于双向电泳前的蛋白质快速定量

分析科学学报 2017年第4期33卷 541-544页

作者：刘云曹嵩李科李三华宋长伟覃成朱欣婷遵义医学院贵州省普通高等学校特色药物肿瘤防治重点实验室贵州遵义563000 贵州省麻醉与器官保护基础研究重点实验室贵州遵义563000 遵义医学院附属口腔医院贵州遵义563000 遵义医学院基础医学院贵州遵义563000

双向电泳(Two-dimensional Electrophoresis,2D)是蛋白质组学研究过程中的常用技术,而蛋白质样品的准确定量是做好双向电泳的前提条件。由于双向电泳的蛋白质样品在定量时存在试剂兼容性的问题,故需使用GE或Bio-rad公司研发的双向电泳... 详细信息

双向电泳(Two-dimensional Electrophoresis,2D)是蛋白质组学研究过程中的常用技术,而蛋白质样品的准确定量是做好双向电泳的前提条件。由于双向电泳的蛋白质样品在定量时存在试剂兼容性的问题,故需使用GE或Bio-rad公司研发的双向电泳专用蛋白质定量试剂盒,但此类试剂盒价格高昂且操作繁琐,因此亟待开发一种快速、准确、成本低廉的蛋白质定量方法。通过研究发现,蛋白质溶液与考马斯亮蓝-G250混合后,在近红外荧光成像系统680nm波长下可以被激发出荧光,且当蛋白质浓度在0.01~0.2mg·mL^(-1)范围内时,其荧光强度与蛋白质浓度具有很好的线性关系。基于此特点,建立了一种以96孔板为载体,利用近红外成像技术对蛋白质样品进行定量的方法,该方法可用于双向电泳前蛋白质样品的快速定量。

关键词：蛋白质定量近红外成像考马斯亮蓝双向电泳

近红外成像联合术中超声在腹腔镜肝肿瘤切除中的应用

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中华普通外科杂志 2018年第9期33卷 742-746页

作者：吴嘉张成武刘军伟张军港刘杰张宇华吴伟顶胡智明浙江省人民医院杭州医学院附属人民医院肝胆胰外科及微创外科杭州310014

目的探讨吲哚菁绿近红外成像系统联合术中超声在腹腔镜肝肿瘤切除术中应用。方法采用回顾性横断面研究方法，选取2017年7-9月接受腹腔镜肝脏切除手术的患者15例。观察分析肝脏切除的范围、术前ICG试验结果、术中发现的新的病灶、以及手... 详细信息

目的探讨吲哚菁绿近红外成像系统联合术中超声在腹腔镜肝肿瘤切除术中应用。方法采用回顾性横断面研究方法，选取2017年7-9月接受腹腔镜肝脏切除手术的患者15例。观察分析肝脏切除的范围、术前ICG试验结果、术中发现的新的病灶、以及手术时间、术中的出血量、住院时间、术后并发症情况、术后病理结果、肿瘤与切缘的距离等。结果使用术中超声联合近红外成像共完成15例腹腔镜肝切除，无中转开腹，术中出血量（220±159）ml，手术时间（136±6）min，住院时间（8．6±2．1）d，肿瘤距切缘（1．6±1．1）cm，所有切缘均为阴性。术后3例患者发生胸腔积液，1例胆漏，均经过引流后治愈。结论术中超声联合吲哚菁绿近红外成像系统应用于腹腔镜肝切除安全可行，可以保证肿瘤切缘的阴性率．并尽可能保留正常肝组织。

关键词：肝肿瘤腹腔镜近红外成像

考马斯亮蓝凝胶染色联合近红外成像用于双向电泳前的蛋白质定量

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中国细胞生物学学报 2013年第6期35卷 848-851页

作者：曹嵩邓文文朱欣婷胡姗姗喻田刘云遵义医学院贵州省麻醉与器官保护基础研究重点实验室遵义563099 遵义医学院医学与生物学研究中心遵义563099

双向电泳的蛋白质定量由于存在试剂兼容性的问题，常常需要使用GE或Bio-Rad公司专用的蛋白质定量试剂盒。这类试剂盒价格昂贵且实验操作繁琐，亟待建立一种准确、快速且廉价的双向电泳蛋白质样品的定量方法。不同浓度的蛋白质样品经十... 详细信息

双向电泳的蛋白质定量由于存在试剂兼容性的问题，常常需要使用GE或Bio-Rad公司专用的蛋白质定量试剂盒。这类试剂盒价格昂贵且实验操作繁琐，亟待建立一种准确、快速且廉价的双向电泳蛋白质样品的定量方法。不同浓度的蛋白质样品经十二烷基硫酸钠一聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS—PAGE）产生的蛋白质条带，经考马斯亮蓝（CBB）染色后能被近红外光激发出不同强度的荧光。利用这一性质，以牛血清白蛋白（BSA）作为蛋白质定量的标准品，使用0dyssey近红外荧光扫描成像系统绘制标准曲线用于双向电泳蛋白质样品的定量。实验结果表明，使用“700 channel”，在l～10μg的范围内，蛋白量与荧光强度表现出良好的线性和可重复性。因此，基于Odyssey近红外成像的考染凝胶定量的方法是一种精确快速可用于双向电泳蛋白质定量的方法。

关键词：蛋白定量考马斯亮蓝染色 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳近红外成像双向电泳

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基于近红外成像的舱内摄像头补光技术

激光与红外 2024年第10期54卷 1619-1625页

作者：丁金延富赛汽车电子有限公司吉林长春130000

汽车舱内摄像头DMS和OMS是对车内人员的精神状态、生命特征、肢体表达等进行识别的,为了保证算法识别的成功率,对图像中人脸或肢体的亮度有一定要求。针对近红外成像需要主动光源补光的特点,提出了一种汽车舱内摄像头近红外补光的技术方... 详细信息

汽车舱内摄像头DMS和OMS是对车内人员的精神状态、生命特征、肢体表达等进行识别的,为了保证算法识别的成功率,对图像中人脸或肢体的亮度有一定要求。针对近红外成像需要主动光源补光的特点,提出了一种汽车舱内摄像头近红外补光的技术方案,依据红外辐射光源空间通量分布、人体表皮的近红外特征、几何光学的折反射规律、Sensor的光电转换能力等方面的理论,建立计算模型,推导出补光LED的功率与图像中人脸亮度DN值之间的关系公式。在数据模型中通过该公式推算应用5.2W近红外补光LED对人脸进行补光后,图像中所拍摄的人脸的亮度DN值进行模拟计算。同时搭建了舱内摄像头的验证系统,通过对试验车内人员实际补光后拍摄图像数据进行亮度DN值分析,并与理论推算结果进行比对,实验结果与计算结果误差小于±5%,满足算法要求,验证了舱内摄像头近红外补光的技术方案的可行性。

关键词：近红外成像近红外补光图像人脸亮度舱内摄像头 DMS OMS

被动靶向的磁共振成像及近红外成像双模态纳米探针研究

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被动靶向的磁共振成像及近红外成像双模态纳米探针研究

作者：杨楠楠南京大学

学位级别：硕士

第一部分SPIO@PEG/HID双模态探针的合成及表征目的：合成基于Fe304的磁性纳米颗粒,在其外修饰PEG并链接近红外花菁染料,构建磁性及荧光双模态成像探针。并对该探针的性质进行表征。材料及方法：合成基于Fe304的磁性纳米颗粒。称取醋... 详细信息

第一部分SPIO@PEG/HID双模态探针的合成及表征目的：合成基于Fe304的磁性纳米颗粒,在其外修饰PEG并链接近红外花菁染料,构建磁性及荧光双模态成像探针。并对该探针的性质进行表征。材料及方法：合成基于Fe304的磁性纳米颗粒。称取醋酸钠(Na Ac)1.5g,丙烯酸钠(Naacrylate)1.5g,量取乙二醇(EG)5mL,二乙二醇(DEG)15mL,磁力搅拌5h,至所有固体溶解。加入Fecl3,6H2O0.54g,将溶液移入反应釜(35mL)中。烘箱升温至200℃,反应10h,自然温度下冷却至室温。将反应溶液磁分离法用乙醇溶液清洗6次,后ddH2O清洗3次。最终产品溶解于30mLddH2O,4℃保存备用。 PEG修饰及近红外染料的链接。将100mgPEG溶于50mL四氢呋喃中,机械震荡至固体溶解。量取前一实验获得磁性纳米材料溶液5mL,以质量比Fe：PEG=13的比例加入PEG,最终四氢呋喃定容至30mL。机械搅拌过夜。所得溶液用磁分离法清洗6次。后溶于四氢呋喃内,定容至10mL。取所得溶液2mL,加入IR808溶液100uL,溶于20mL无水乙醇中,机械搅拌过夜。所得溶液经磁分离法清洗至上清无荧光。将所制得探针SPIO@PEG/HID超声分散至水溶液中。探针性质表征。分别将SPIO、SPIO@PEG、SPIO@PEG/HID制样。采用投射电镜(transmission electron microscopy, TEM)观察三种纳米粒子的形态及核心粒径;通过傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)分析三种粒子的表面基团。使用振动样品磁强计(vibrating samplemagnetometer,VSM)、荧光光度仪、磁共振等分析SPIO@PEG/HID的磁学及光学性质。结果：SPIO与HID成功连接,得到磁性及荧光双模态成像探针。投射电镜结果显示PEG成功修饰与SPIO外层,最终纳米粒径约在110nm左右。红外光谱图进一步显示纳米颗粒外基团修饰变化,显示PEG及HID成功连接。荧光成像示SPIO@PEG/HID在水中荧光稳定,吸收光谱峰约在800nm,适宜体内红外成像。磁性分析显示SPIO@PEG/HID余磁为0,为超顺磁性材料,其弛豫率约为62.6mM-1xS-1,适合作为MR成像的对比剂。结论：本实验所得磁学及荧光双模态探针SPIO@PEG/HID具有光学特性稳定,磁学参数理想,具备了作为双模态对比剂的条件,为进一步的体内试验奠定了基础。第二部分SPIO@PEG/HID探针细胞靶向实验目的：通过SPIO@PEG/HID与人胚肾细胞293T及人乳腺癌细胞株MCF-7共孵育的方法评价探针的毒性,体外成像光学及磁性成像效果,分析两种细胞内材料含量的差异性,进一步探讨该探针潜在肿瘤靶向性。研究探针体外成像能力及靶向能力。材料及方法： 1、将SPIO@PEG/HID纳米颗粒与人乳腺癌细胞株MCF-7共同孵育后,(1)通过普鲁士蓝染色定性观察细胞对SPIO@PEG/HED纳米颗粒吞噬情况;(2)采用二甲基四氮唑法(Microculture tetrazo lium assay, MTT)测SPIO@PEG/HID对细胞活力的影响,设置人胚肾细胞293T细胞作为对照组;(3)通过细胞透射电镜(TEM)分析纳米颗粒在细胞的分布：收集细胞悬液,用2.5%戊二醛溶液40℃固定1h,室温下1%四氧化锇溶液固定1h, PBS清洗2-3次,每次5min,梯度乙醇脱水,环氧树脂包埋,常规制作超薄切片,转移到铜网,透镜观察颗粒在细胞内的分布情况。 2、将SPIO@PEG/HID分别以20ug/mL、50ug/mL、100ug/mL的浓度与MCF-7及293T细胞共孵育24h,后分别收集细胞。(1)将细胞重悬于1mL1%琼脂糖溶液内,机械震荡使其分布均匀,置于3.0TMR上扫描。(2)取一组细胞,以3000rp/min离心1min后去上清,置入IVIS荧光成像系统内成像。(3)将一组细胞溶于1mL饱和盐酸溶液中,静止20min,后稀释40倍,送于ICP测定Fe元素含量。结果：MTT示在SPIO@PEG/HID孵育浓度达100ug/mL下,人胚肾细胞293T保持80%的活力,证明SPIO@PEG/HID细胞毒性低。普鲁士蓝及细胞荧光成像示SPIO@PEG/HID粒子主要集中于胞浆内,且细胞内荧光稳定,可用于细胞内荧光成像。293T及MCF-7细胞株内纳米颗粒含量的对比,提示不论通过磁学或者荧光手段均可在细胞层面区分癌细胞与正常细胞,提示该纳米探针具有潜在的肿瘤靶向性,为进一步体内试验奠定了基础。结论：SPIO@PEG/HID纳米颗粒具有毒性低,细胞内

关键词：磁共振成像荧光成像双模态探针近红外成像体内成像 MRI

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高功能孤独症儿童抑制功能的近红外成像研究

高功能孤独症儿童抑制功能的近红外成像研究

作者：苏艳丽南京医科大学

学位级别：硕士

【目的】比较高功能孤独症(high functioning autism,HFA)儿童与正常儿童反应抑制功能的差异,研究HFA儿童在反应抑制任务期间前额叶皮层血氧变化规律以及抑制功能与临床症状之间的相互关系,以探讨HFA儿童发病机制的神经生理基础。【... 详细信息

【目的】比较高功能孤独症(high functioning autism,HFA)儿童与正常儿童反应抑制功能的差异,研究HFA儿童在反应抑制任务期间前额叶皮层血氧变化规律以及抑制功能与临床症状之间的相互关系,以探讨HFA儿童发病机制的神经生理基础。【方法】运用反应/不反应任务(go/no-go task)和Stroop任务分别对26名HFA儿童和20名对照组儿童进行反应抑制功能测试,同时采用功能性近红外光学成像技术(near-infrared spectroscopy,NIRS)测量并比较两组儿童在执行反应抑制任务期间大脑前额叶含氧血红蛋白含量的差异,运用多变量方差分析进行统计;同时将HFA组儿童执行反应抑制任务时的行为学数据和前额叶含氧血红蛋白含量分别与儿童期孤独症评估量表(childhood autism rating scale,CARS)评分进行Spearman相关分析。【结果】 (1) HFA组儿童在go/no-go任务中执行no-go任务时的误按数[(6.19±5.24) vs (2.90±1.59)]及平均反应时[(577.10±123.85)ms vs (476.60±46.39)ms]均高于对照组(P≤0.01),控制智商和年龄因素后,两组的平均反应时差异仍有统计学意义(P0.05)。(2) HFA组儿童在执行no-go任务中的误按数(r=0.403, P=0.041)及OX反应时(r=0.427, P=0.029)与CARS总分存在正相关(P0.05)。(3)NIRS显示HFA组儿童在执行no-go任务时右侧前额叶含氧血红蛋白激活量较对照组降低[(-0.35±0.47)(10×a.u) vs (0.16±0.67)(10×a.u)],左侧含量高于对照组[(0.60±0.74)(10×a.u) vs (0.02±0.70)(10×a.u)],控制智商、年龄因素后结果仍具有统计学差异(P0.05)。(4) HFA组儿童在执行no-go任务时右侧前额叶的含氧血红蛋白含量与CARS总分呈负相关(r=-0.423, P=0.032),在执行Stroop色字干扰任务中前额叶各区域的含氧血红蛋白含量与CARS总分均无相关性(P>0.05)。【结论】 (1) HFA儿童存在部分抑制功能缺陷;(2) HFA儿童抑制功能的受损程度与临床症状的严重程度之间存在正相关;(3)采用NIRS技术研究HFA儿童抑制功能发现右侧前额叶血氧激活程度与临床症状严重程度呈负相关。

关键词：高功能孤独症儿童反应抑制近红外成像前额叶病例对照研究

近红外成像与中红外ATR成像检测小麦粉中偶氮二甲酰胺

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近红外成像与中红外ATR成像检测小麦粉中偶氮二甲酰胺

利用单壁碳纳米管联合近红外成像辅助诊断治疗肿瘤术后残余灶的研究

第十八届全国分子光谱学学术会议

作者：田旷达张吉雄闫红闵顺耕中国农业大学理学院

化学成像技术应用于食品中添加剂的检测,相比传统的色谱法具有无需前处理、检测速度快的优势,还可以直观观测化学组分颗粒的分布情况。实验分别采用和对比了近红外光谱成像技术和中红外光谱ATR成像技术检测小麦面粉中作为"增筋剂"添加... 详细信息

化学成像技术应用于食品中添加剂的检测,相比传统的色谱法具有无需前处理、检测速度快的优势,还可以直观观测化学组分颗粒的分布情况。实验分别采用和对比了近红外光谱成像技术和中红外光谱ATR成像技术检测小麦面粉中作为"增筋剂"添加的偶氮二甲酰胺。对光谱图像数据做主成分分析和相关性重构分析,结果表明中红外ATR成像技术相比于近红外成像技术更适用于微小颗粒物的检测。

关键词：近红外成像中红外ATR成像化学成像偶氮二甲酰胺

来源： cnki会议评论

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利用单壁碳纳米管联合近红外成像辅助诊断治疗肿瘤术后残余灶的研...

作者：梁小元南方医科大学

学位级别：硕士

研究背景胰腺癌是临床上具有高度恶性、病情进展快、预后极差的消化道肿瘤,其中胰腺导管腺癌(PDAC)发病率占胰腺癌的80%。近几年来,胰腺癌的发病率呈现上升的趋势,而胰腺癌的早期临床症状不明显,并且目前临床上还没有既经济又有效的发... 详细信息

研究背景胰腺癌是临床上具有高度恶性、病情进展快、预后极差的消化道肿瘤,其中胰腺导管腺癌(PDAC)发病率占胰腺癌的80%。近几年来,胰腺癌的发病率呈现上升的趋势,而胰腺癌的早期临床症状不明显,并且目前临床上还没有既经济又有效的发现胰腺癌的方法,患者就诊时已经多处于疾病晚期,所以胰腺癌的主要治疗策略应该着眼于术中肿瘤完全切除或者术后彻底的辅助治疗。分子影像学是新兴起的将生物学与影像学相融合发展的一门交叉学科,分子影像学的技术能够在细胞、分子水平上观察生物体组织的分布、代谢以及功能作用,从而帮助临床医生精确定位病灶,以及后续的相关治疗。分子影像技术与目前临床上现有的传统影像手段相比较,其主要不同在于使用了不同的探针。目前应用广泛的影像学技术如X射线、CT和MRI,通常是利用造影剂导致目标部位与正常组织密度或者水的含量不同而造成差别,实现目标部位的显像。分子影像技术是使用一种探针,如分子或纳米靶向探针,能够和特定的靶点稳定结合,从而利用光学或光声技术使得目标部位成像。由于分子或者纳米探针可以细化到细胞水平的成像,感知细微的变化,所以与传统的手段相比,分子成像精度高,分辨率高,信倍比较好,在区分病灶和正常组织方面有更明显的优势。近红外荧光成像作为一种安全、无放射性的成像模式,可以利用近红外成像系统对肿瘤部位进行成像,甚至实现微小肿瘤的检测。并且同其他成像方式相比,近红外成像迅速快捷。因此,许多研究以近红外成像的纳米探针为基础,利用靶点-靶标的结合,将探针携带到肿瘤组织,达到肿瘤的诊断和治疗一体化的目标。肿瘤组织的光热治疗是能够利用纳米探针将光能转化为局部热能,产生高温杀灭肿瘤细胞的方法。光热治疗具有创伤小、副作用小、能够局部应用的特点,与传统的术后辅助疗法相比具有明显的优势。单壁碳纳米管是碳材料中比较稳定和应用广泛的光热材料之一。它能够最大限度的吸收近红外光,然后将光能转化成热能,产生局部高温,杀死肿瘤细胞。然而单壁碳纳米管在功能化之前毒性比较大,并且不溶于水,也不融于有机溶剂,因此现阶段的研究在将单壁碳纳米管应用于生物领域之前,先将其进行表面修饰,减少毒性的同时,也增加了生物相容性,有利于更好的进入肿瘤目标区域。在生物近红外光成像方面,单壁碳纳米管可以通过肿瘤的滞留效应(EPR效应)在肿瘤组织中富集,并且在一定波段内激发后成像,在808nm的近红外波长照射下进行光热转换,达到光热治疗的目的。Cy5.5是一种花菁类的荧光染料,能够溶于水,目前被广泛用于检测和标记蛋白或者某些生物分子。当Cy5.5被近红外波长为678-680 nm激发以后,能够释放出大约为695-700mn波长的近红外光,并且被近红外成像系统检测到,从而可以看到肿瘤所在,有利于最大程度的清除病灶。在前期的研究基础上,我们利用近红外荧光分子成像技术,使用Cy5.5荧光染料与单壁碳纳米管结合,对肿瘤进行诊断,勾勒出肿瘤的位置及其轮廓。利用单壁碳纳米管的光热转换性能,利用808nm激光照射,产生局部高温,杀灭肿瘤细胞,消除术后残余灶的同时,也最大程度饿减少正常组织的损伤,达到治疗效果。同时我们在研究过程中不断调节纳米探针的浓度、激光照射时间以及激光照射功率,比较诊断和光热治疗效果,以期望达到最优的治疗方式方法。术后密切观察动物体重、肿瘤大小以及生存时间的变化,从而评估纳米探针毒性大小和光热治疗效果。研究目的1、优化单壁碳纳米管的生物特性,使之生物分散性、相容性达到最优;2、单壁碳纳米管偶联近红外染料后体内分布和代谢特点;3、综合分析单壁碳纳米管偶联近红外染料对光热治疗效果的评估。研究方法1、实验材料:PEG-WM3500,硝酸,浓硫酸,去离子水,单壁碳纳米管,Cy5.5,95%乙醇。2、生物材料:PDAC细胞系Panc-1,乳腺癌细胞系MCF-7,细胞培养液,Balb/c裸鼠,75%酒精。3、实验设备:紫外可见光吸收光谱仪,IVIS小动物活体成像系统,体式荧光显微镜,倒置荧光显微镜,热重分析仪,小动物全血分析仪,透射电子显微镜,酶标仪,热成像仪,808激光器,小动物麻醉装置。4、细胞培养和种植:MCF-7乳腺癌细胞、Panc-1PDAC细胞(ATCC)在标准条件下培养。Balb/c老鼠从北京维通利华动物中心购买,并按照动物中心饲养要求饲养。裸鼠皮下瘤模型的建立取40只5-6周雌性BALB/C裸鼠,分别抽取含2×106 Panc-1胰腺导管腺癌细胞、MCF-7乳腺癌细胞悬液接种于裸鼠腋部皮下,各20只,建立裸鼠皮下PDAC、乳腺癌移植瘤模型。5、探针的生物分布:单壁碳纳米管在老鼠体内的组织分布是通过IVIS检测Cy5.5的荧光强度来确定的。将纳米探针分别尾静脉注射到10组老鼠体内,通过IVIS的实时检测,观察肿瘤富集SWNT-Cy5.5最多的时间点,记录,并选择此时间点进行光热

关键词：单壁碳纳米管光热治疗近红外成像诊断和治疗