检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2025年第3期45卷 169-179页

作者：黎旻豪谢卓君唐洋肖嘉莹中南大学基础医学院生物医学工程系

光声/超声双模态内窥成像能够在消化道等生物腔体中进行高穿透深度分子成像，具有较好的临床应用前景。然而，微型内窥探头的紧凑结构使其易受电磁干扰信号的影响，严重影响了其成像灵敏度和分辨率。目前较为有效的解决方案是通过对数... 详细信息

光声/超声双模态内窥成像能够在消化道等生物腔体中进行高穿透深度分子成像，具有较好的临床应用前景。然而，微型内窥探头的紧凑结构使其易受电磁干扰信号的影响，严重影响了其成像灵敏度和分辨率。目前较为有效的解决方案是通过对数据的大量平均以削弱电磁噪声的影响，但这牺牲了系统的时间分辨率，削弱了其功能成像能力。因此，提出了两种针对光声波形数据的神经网络降噪模型Aline-CNN与Aline-UNet，能够有效抑制光声/超声内窥镜采集声学波形信号的电磁干扰。光声仿真图像数据的测试结果显示，经Aline-CNN和Aline-UNet降噪后的光声图像与原始仿真图像（参考图像）结果相比，结构相似性（SSIM）分别为0.9515与0.9569。同时，其在兔直肠活体成像数据的测试中也有着优异的表现，与长时间平均生成的参考图像相比，其SSIM分别为0.8239与0.8589。这种新型的降噪方法可以显著降低数据重复采集次数，缩短采集时间，有利于推动光声/超声内窥镜技术在临床中的发展与应用。

关键词：医用光学光声内窥成像深度学习电磁噪声降噪

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一种基于相位矫正的光声泵浦成像拟合方法

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生物化学与生物物理进展 2025年第2期52卷 525-532页

作者：谢卓君钟洪文刘闰香王波薛平何滨中南大学基础医学院生物医学工程系长沙410083 清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室北京100084

目的光声泵浦成像可以有效排除传统光声成像中血液背景信号的干扰,实现深层组织内微弱的磷光分子及其三重态寿命的成像。然而,光声泵浦成像中背景差分噪声常常导致磷光分子浓度和三重态寿命的拟合结果偏大。为此,本文提出了一种新型的... 详细信息

目的光声泵浦成像可以有效排除传统光声成像中血液背景信号的干扰,实现深层组织内微弱的磷光分子及其三重态寿命的成像。然而,光声泵浦成像中背景差分噪声常常导致磷光分子浓度和三重态寿命的拟合结果偏大。为此,本文提出了一种新型的应用于光声泵浦成像中的三重态寿命拟合方法,通过提取三重态差分信号和背景噪声的相位,有效矫正背景噪声造成的拟合偏差。方法通过数值仿真、仿体和活体实验,分别验证了新提出算法的优势和可行性。结果数值仿真中,在噪声强度为信号幅值10%的条件下,新方法可将拟合偏差从48.5%优化到5%左右,并有更高的可决系数(0.88>0.79),极大地提高了拟合精度。仿体实验证明了光声泵浦成像对磷光分子高特异性成像的能力。活体实验验证了本文提出的新拟合方法在裸鼠肿瘤的光动力治疗中拟合磷光寿命以监测氧分压含量的可行性。结论本工作对于光声泵浦成像在生物医学中的应用将起到重要的推进作用。

关键词：光声泵浦成像寿命拟合相位矫正氧分压

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基于单分子力谱的工程化α-HL纳米孔与hCG蛋白相互作用研究

基于单分子力谱的工程化α-HL纳米孔与hCG蛋白相互作用研究

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新质生产力-柔性电子技术暨智能医疗高峰论坛

作者：韩倩中南大学基础医学院生物医学工程系

Human Chorionic Gonadotropin(hCG)is crucial for pregnancy,embryonic development,and reproductive *** physiological functions are primarily operated by the luteinizing hormone/chorionic gonadotropin receptor(LHCGR).

关键词：

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用于深层组织分子成像的小型化光声/超声内窥成像探头

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物理学报 2024年第21期73卷 133-141页

作者：张嘉禧李凌峰钟洪文肖嘉莹中南大学基础医学院生物医学工程系长沙410083

结直肠癌是全球癌症死亡的主要原因之一,常用的光学或超声消化道内镜仍然存在穿透深度低、对比度差、功能/分子成像能力不足等问题.本文介绍了一种小型化的手持式光声/超声双模态内窥探头,旨在克服现有技术在穿透深度和分子成像能力方... 详细信息

结直肠癌是全球癌症死亡的主要原因之一,常用的光学或超声消化道内镜仍然存在穿透深度低、对比度差、功能/分子成像能力不足等问题.本文介绍了一种小型化的手持式光声/超声双模态内窥探头,旨在克服现有技术在穿透深度和分子成像能力方面的限制.实验结果表明,该探头在组织12 mm深度下分别达到了345μm的光声横向分辨率和185μm的超声横向分辨率,并具有良好的对复杂结构目标成像的能力.本文还利用泵浦探测技术排除了血液背景的干扰,实现了肿瘤深层组织内亚甲基蓝分子的高特异性成像.这种小型化手持式光声/超声双模态内窥探头兼具大成像深度、高空间分辨和高特异性分子成像的特点,有望成为结直肠癌等消化道肿瘤诊断的重要工具,为早期诊断和治疗监测提供强有力的支持.

关键词：光声内窥成像多模态泵浦探测分子影像

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基于聚焦声场模型的光声层析成像时间延迟快速校正反投影方法

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物理学报 2022年第7期71卷 330-337页

作者：罗晓飞王波彭宽肖嘉莹中南大学基础医学院生物医学工程系长沙410083

光声层析成像是一种发展迅速的成像技术,其可提供生物组织的结构和功能信息,结合了光学成像高光学对比度与声学成像高穿透深度的优点.然而,由于现有的反投影成像算法通常将围绕目标扫描的超声换能器等效为一个点探测器,导致非中心成像... 详细信息

光声层析成像是一种发展迅速的成像技术,其可提供生物组织的结构和功能信息,结合了光学成像高光学对比度与声学成像高穿透深度的优点.然而,由于现有的反投影成像算法通常将围绕目标扫描的超声换能器等效为一个点探测器,导致非中心成像区域图像的切向模糊,严重影响了图像质量.本文提出一种新的光声层析成像算法,其采用聚焦声场等效模型,可以快速有效地克服换能器孔径效应所造成的声场畸变,恢复非中心成像区域的切向分辨率.仿真结果表明,该方法对直径5 mm,距离旋转中心6 mm的目标,切向分辨率提升至少达2倍.实验结果表明,该方法可以有效地恢复边缘图像的切向模糊,使得复杂目标的微小结构能被清晰探测.这种新方法为传统的反投影方法提供了一种有价值的替代选择,对基于圆/球扫描的光声层析成像系统的设计具有重要的指导作用.

关键词：光声层析成像反投影切向分辨率

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有机聚合物点及生物光学应用

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中国激光 2023年第15期50卷 202-228页

作者：邓思乐陈昊彬中南大学基础医学院生物医学工程系湖南长沙410013

近年来,有机半导体聚合物点(Pdots)以其光吸收截面大、稳定性好、生物相容性好、光物理性质可调等特性受到了广泛关注.聚合物点已被应用于生物传感、生物成像以及光学治疗等生物光学应用领域,对即时检测、活体成像、肿瘤治疗等具有重要... 详细信息

近年来,有机半导体聚合物点(Pdots)以其光吸收截面大、稳定性好、生物相容性好、光物理性质可调等特性受到了广泛关注.聚合物点已被应用于生物传感、生物成像以及光学治疗等生物光学应用领域,对即时检测、活体成像、肿瘤治疗等具有重要意义.本文简要介绍了聚合物点的发光原理、制备方法、性能表征和修饰策略,总结了聚合物点在生物传感、生物成像以及光治疗应用中的最新研究进展,并分析了聚合物点在生物光学领域面临的挑战及未来的发展方向.

关键词：生物光学生物传感生物成像光学治疗有机半导体聚合物点

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PET薄膜的亲水改性研究

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表面技术 2023年第4期52卷 374-380页

作者：丁蕊蕊潘均安阳范文苏昊橼陈志琪卓志宁丁华畅郑皙月周馨怡冯泳婷广州医科大学基础医学院生物医学工程系广州511436

目的探索对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜亲水改性的制备工艺,研究其是否能有效提高PET薄膜表面的亲水性。方法将PET薄膜裁剪成1 cm×4 cm的矩形样条,样条放入盛有无水乙醇的离心管中超声清洗,经烘干后再放入叔丁基过氧化氢(TBHP... 详细信息

目的探索对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜亲水改性的制备工艺,研究其是否能有效提高PET薄膜表面的亲水性。方法将PET薄膜裁剪成1 cm×4 cm的矩形样条,样条放入盛有无水乙醇的离心管中超声清洗,经烘干后再放入叔丁基过氧化氢(TBHP)溶液中进行引发反应,引发完成的PET薄膜样条依次用无水乙醇、水超声清洗后放入PVP溶液进行改性,最后超声清洗并烘干放置24 h进行接触角测试与红外光谱测试,分别评价PET薄膜的亲水性与表面成分变化。结果使用不同PVP进行改性,PVP-K90对PET薄膜的改性效果最佳,接触角下降最明显,其接触角为21.3°。研究不同浓度TBHP对接触角的影响,随着TBHP浓度增加,接触角逐渐减小,TBHP浓度为1%时,其接触角为28°。探究不同浓度PVP-K90对接触角的影响,随着PVP-K90浓度增加,接触角呈现先减小后略有增大的变化趋势,PVP-K90浓度为5%时达到最小值(24.2°)。最佳配方和工艺为:5%PVP-K90+1%TBHP,温度80℃,转速600 r/min,反应时间1 h。PET薄膜的接触角从改性前的81.7°下降到改性后的29.5°,亲水性显著提高。亲水改性PET薄膜超声清洗20 min以上,接触角仍保持不变,红外光谱在3 427、1 608 cm^(-1)的特征峰明显增强,PVP以化学键合方式接枝在PET表面。结论以TBHP作引发剂,PVP-K90作改性剂,通过表面接枝方法可有效提高PET薄膜的亲水性。

关键词： PET薄膜聚乙烯吡咯烷酮亲水改性表面接枝接触角

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基于光声泵浦成像的氧分压测量定量分析

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物理学报 2023年第21期72卷 342-350页

作者：何霄肖小舟何滨薛平肖嘉莹中南大学基础医学院生物医学工程系长沙410083 清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室北京100084

光声泵浦成像是一种新型的高特异性光声分子影像技术.它可以避免常规光声成像中来自血液等强背景信号的干扰,实现组织中微弱目标分子的探测,并通过对泵浦-探测激光间的延时扫描,获得组织中的氧分压分布.本文采用亚甲基蓝作为分子探针,... 详细信息

光声泵浦成像是一种新型的高特异性光声分子影像技术.它可以避免常规光声成像中来自血液等强背景信号的干扰,实现组织中微弱目标分子的探测,并通过对泵浦-探测激光间的延时扫描,获得组织中的氧分压分布.本文采用亚甲基蓝作为分子探针,通过对血红蛋白溶液中氧分压变化的监测,开展了对光声泵浦成像的定量分析研究.本文采用高斯噪声模型,获得了三重态差分信号稳定性随着平均次数变化的规律,并在此基础上对氧分压测量的误差进行了分析.结果表明,在平均次数为200次条件下,氧分压在300—550 mmHg(1 mmHg=133 Pa)区间内,所搭建系统的检测精度优于33 mmHg.本研究将对光声泵浦成像技术的进一步发展和应用起到重要的指导作用.

关键词：光声泵浦成像氧分压瞬态三重差分定量分析

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基于焦区积分的高分辨率光声变焦显微成像

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生物医学工程学杂志 2018年第1期35卷 115-122页

作者：罗晓飞彭宽王波王天爽肖嘉莹中南大学基础医学院生物医学工程系长沙410083 湖南大学生物学院长沙410082

光声显微成像兼具高光学组织对比度,以及超声的高穿透深度和高空间分辨率的优点。但一方面在光声显微成像中,组织深层目标易被浅表目标屏蔽,另一方面其横向分辨率与焦深的矛盾一直限制了光声显微的成像质量。针对这两个问题,本实验搭建... 详细信息

光声显微成像兼具高光学组织对比度,以及超声的高穿透深度和高空间分辨率的优点。但一方面在光声显微成像中,组织深层目标易被浅表目标屏蔽,另一方面其横向分辨率与焦深的矛盾一直限制了光声显微的成像质量。针对这两个问题,本实验搭建了一套基于超声分辨的光声显微成像系统。其采用一种非共轴的照明-探测方式来减少浅层组织对深层信息的影响,并且采用一种新的焦区积分算法来进行数据的处理,结合多次纵向变焦扫描来实现深层组织的高分辨探测。仿体实验表明,该方法可以在不同纵向深度上保持约0.6 mm的横向分辨率,与理论值相接近。裸鼠肿瘤成像结果表明,本文所提出的方法可以比普通的背向探测声聚焦光声显微成像方法在深度方向上获取更多的信息。随着超快脉冲激光和高速扫描方式的发展,本文所提出的方法有望在脑部血管成像、宫颈癌内窥成像、浅表肿瘤成像等方面得到较好的应用。

关键词：声聚焦光声显微成像焦区积分横向分辨率肿瘤成像

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基于动态聚焦的声聚焦光声内窥成像算法研究

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生物化学与生物物理进展 2023年第3期50卷 676-684页

作者：肖小舟吴华林蒋锦昇陈泽宇王波肖嘉莹中南大学基础医学院生物医学工程系长沙410083 中南大学机电工程学院长沙410083 艾芙基(上海)医疗科技有限公司上海200438

目的声聚焦光声内窥成像具有成像深度大的优点,是一种非常有前景的功能成像技术,该技术被广泛应用于直肠、食道等内窥成像中。声聚焦光声内窥成像通常采用基于单个聚焦超声传感器的侧向扫描方式,同时采用传统的B扫描方法进行重建,会大... 详细信息

目的声聚焦光声内窥成像具有成像深度大的优点,是一种非常有前景的功能成像技术,该技术被广泛应用于直肠、食道等内窥成像中。声聚焦光声内窥成像通常采用基于单个聚焦超声传感器的侧向扫描方式,同时采用传统的B扫描方法进行重建,会大大降低图像质量。为了获得高质量的图像,本文提出了几种动态聚焦的声聚焦光声内窥成像算法。方法本文使用几种动态聚焦算法进行了数值仿真,并搭建系统进行了仿体实验验证,从横向分辨率和信噪比等多方面比较了各算法在动态聚焦中的成像效果。结果相比B扫描方法,动态聚焦后的图像在离焦区域的横向分辨率与信噪比方面都有提升,仿真模拟中最高可将离焦区域的成像目标分辨率提升约26倍,其信噪比经动态聚焦后最高可提高2.3倍左右,实验中的远距离点目标经动态聚焦重建后分辨率提升3~6倍。结论整体而言,基于时空响应的算法和合成孔径聚焦重建算法是在实验条件下更为适用的算法。本工作对后续的声聚焦光声内窥成像的设计具有指导意义。

关键词：合成孔径聚焦改进型反投影时空响应

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