检索结果-内蒙古大学图书馆

光谱学与光谱分析 2016年第12期36卷 3836-3841页

作者：刘勇张元志候华毅朱灵王安王贻坤中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所安徽省生物医学光学仪器工程技术研究中心安徽合肥230031 皖江新兴产业技术发展中心安徽铜陵244000

组织固有荧光光谱定义为未受生物组织吸收、散射作用影响的荧光光谱,能够直接反映组织微观结构和生物化学性质信息。为了减少吸收和散射特性对组织荧光光谱的干扰,从实测的组织荧光光谱中复原更能反映组织荧光特性的组织固有荧光光谱,... 详细信息

组织固有荧光光谱定义为未受生物组织吸收、散射作用影响的荧光光谱,能够直接反映组织微观结构和生物化学性质信息。为了减少吸收和散射特性对组织荧光光谱的干扰,从实测的组织荧光光谱中复原更能反映组织荧光特性的组织固有荧光光谱,搭建了基于光纤探头的组织光谱测量系统,实现生物组织相同位置处的荧光光谱和漫反射光谱测量。提出运用扩散理论从实测的漫反射光谱中提取组织生理参数,包括组织中血液体积分数、血氧饱和度、黑色素含量以及波长500nm处约化散射系数和瑞利散射在总散射中的比例,进而计算可见波段范围内的组织光学参数;然后,根据组织光学参数和实测的漫反射光谱,从实测的荧光光谱中复原得到组织固有荧光光谱。进行临床试验验证,采集受试者皮肤组织荧光光谱与组织漫反射光谱,并复原皮肤固有荧光光谱。通过复原得到的固有荧光光谱反映人体皮肤糖基化终产物积聚量,并最终用于糖尿病无创筛查。结果显示,分别使用实测的荧光光谱和复原得到的固有荧光光谱用于糖尿病筛查时,在特异性水平同为75%时,敏感性分别为69%和90%。

关键词：生物医学光学扩散理论漫反射光谱光学参数固有荧光光谱

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用于基因检测的微流控PCR荧光信号提取方法研究

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光电子．激光 2014年第6期25卷 1229-1236页

作者：赵树弥朱灵李阳朱灿灿李志刚张龙邓国庆王安刘勇中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省生物医学光学仪器工程技术研究中心安徽合肥230031 中科院皖江新兴产业技术发展中心安徽铜陵244000

针对微流控聚合酶链式反应(PCR)芯片荧光图像中反应腔识别与荧光信号提取的难题,提出了一种基于算法集成的微流控PCR芯片荧光信号提取方法。首先提取CCD图像中包含多个反应腔的目标区域,采用最小误差阈值分割法分离背景和反应腔,使用网... 详细信息

针对微流控聚合酶链式反应(PCR)芯片荧光图像中反应腔识别与荧光信号提取的难题,提出了一种基于算法集成的微流控PCR芯片荧光信号提取方法。首先提取CCD图像中包含多个反应腔的目标区域,采用最小误差阈值分割法分离背景和反应腔,使用网格划分法提取单个反应腔区域,通过小波变换和改进的Canny算子相结合的方法实现反应腔边缘识别。然后对每个反应腔的识别区域进行像素灰度值求和,计算均值来表征本次循环荧光信号的强度。以人工质粒PUC-18基因为检测对象,开展了反应条件相同的四腔微流控实时荧光PCR实验。结果表明,本文方法可快速有效识别PCR反应腔并实时提取每个反应腔的荧光信号,绘制的扩增曲线一致性好,避免了亮、暗斑的影响,提高了基因扩增分析的准确性。

关键词：实时荧光聚合酶链式反应(PCR) 微流控芯片基因检测荧光信号扩增曲线

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基于粒子群优化算法的生物组织固有荧光光谱复原方法

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中国激光 2016年第5期43卷 102-109页

作者：张元志刘勇候华毅朱灵王安王贻坤中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所安徽省生物医学光学仪器工程技术研究中心安徽合肥230031 皖江新兴产业技术发展中心安徽铜陵244000

为减少吸收和散射对生物组织荧光光谱的干扰,使用蒙特卡罗(MC)方法模拟不同光学参数下的生物组织荧光和漫反射光,提出基于组织漫反射光谱的荧光复原方法。将复原算法中的经验参数编码为解空间中的一个粒子,以组织荧光临床应用效果作为... 详细信息

为减少吸收和散射对生物组织荧光光谱的干扰,使用蒙特卡罗(MC)方法模拟不同光学参数下的生物组织荧光和漫反射光,提出基于组织漫反射光谱的荧光复原方法。将复原算法中的经验参数编码为解空间中的一个粒子,以组织荧光临床应用效果作为适应值,构建粒子群优化(PSO)算法实现经验参数优化。利用已建立的用于糖尿病无创筛查的组织光谱测量系统,收集327例受试者的皮肤组织荧光光谱和漫反射光谱,使用基于PSO的组织荧光复原算法进行光谱复原。以复原前、后的组织荧光光谱强度作为输入变量进行受试者工作特性(ROC)曲线分析,观察其在糖尿病筛查中的应用价值。结果显示,采用复原前的组织荧光光谱作为输入变量用于糖尿病筛查时,ROC曲线覆盖面积为0.54,最佳诊断点对应的敏感性为32%、特异性为76%;以复原后的组织荧光光谱作为输入变量时,ROC曲线覆盖面积为0.86,最佳诊断点对应的敏感性和特异性分别为72%、86%。上述结果表明,使用基于PSO的组织固有荧光光谱复原算法能有效提高组织荧光光谱的临床应用价值。

关键词：医用光学粒子群优化算法漫反射光谱荧光光谱光谱复原

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漫反射光谱技术快速无创检测皮肤胆固醇

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光谱学与光谱分析 2016年第10期36卷 3215-3221页

作者：候华毅董美丽王贻坤朱灵马祖长刘勇中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 皖江新兴产业技术发展中心安徽省生物医学光学仪器工程技术研究中心安徽铜陵244000

针对皮肤胆固醇无创检测的迫切需求,设计了一种基于微型光谱仪的便携式和智能化的皮肤漫反射光谱实时测量系统。配制毛地黄皂苷—辣根过氧化物酶共聚物溶液,利用毛地黄皂苷可与皮肤胆固醇分子中的羟基特异性结合和辣根过氧化物酶能与TM... 详细信息

针对皮肤胆固醇无创检测的迫切需求,设计了一种基于微型光谱仪的便携式和智能化的皮肤漫反射光谱实时测量系统。配制毛地黄皂苷—辣根过氧化物酶共聚物溶液,利用毛地黄皂苷可与皮肤胆固醇分子中的羟基特异性结合和辣根过氧化物酶能与TMB试剂（主要成分为3,3’,5,5’-四甲基联苯胺）反应显色的特性,实现皮肤胆固醇的高灵敏和高特异的识别与指示,并通过测量反应后颜色的变化程度来定量皮肤胆固醇的浓度。以与人体皮肤结构相近的猪皮肤为实验对象,采用萃取法获得梯度浓度的胆固醇样本,利用上述光谱测量系统检测样本内的胆固醇浓度来验证该方法的可行性。实验结果显示,相对漫反射率能够区分不同浓度的胆固醇样本,在特征单波长（442,450和463nm）处和特征波段442-500nm内,漫反射率强度因子均可以定量反映样本内的胆固醇浓度,经线性拟合,判定系数R2分别为0.960,0.959,0.958和0.958。研究结果表明,使用漫反射光谱技术可以实现皮肤胆固醇的快速无创检测,将其应用于动脉粥样硬化性疾病风险评估,对于该类疾病的防控具有重要意义。

关键词：皮肤胆固醇无创检测漫反射光谱动脉粥样硬化

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组织固有荧光光谱复原算法及其在糖尿病筛查中的应用研究

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中国激光 2018年第7期45卷 223-229页

作者：张洋倪敬书张元志方朝晖王贻坤刘勇中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所安徽省生物医学光学仪器工程技术研究中心安徽合肥230031 皖江新兴产业技术发展中心安徽铜陵244000 安徽中医药大学第一附属医院安徽合肥230031

通过设计不同光学参数的组织仿体,研究吸收、散射对组织荧光光谱及组织漫反射光谱的影响规律,优化经验复原算法,以校正吸收、散射的影响,获得组织的固有荧光光谱。结果显示:使用优化的经验复原算法(经验参数kx和km分别为0.9和-0.8)能够... 详细信息

通过设计不同光学参数的组织仿体,研究吸收、散射对组织荧光光谱及组织漫反射光谱的影响规律,优化经验复原算法,以校正吸收、散射的影响,获得组织的固有荧光光谱。结果显示:使用优化的经验复原算法(经验参数kx和km分别为0.9和-0.8)能够有效降低吸收、散射对荧光强度的影响,且荧光强度与荧光成分的浓度线性相关。在基于皮肤组织荧光光谱法筛查糖尿病的应用研究中应用上述光谱复原算法,结果显示:与原始荧光光谱相比,采用复原后的固有荧光光谱进行糖尿病筛查时,受试者工作特征(ROC)曲线覆盖面积由0.54增加至0.81,在特异性同为70.6%时,敏感性由38.6%增至77.6%。采用组织仿体优化生物组织固有荧光光谱经验复原算法能有效提高荧光光谱的临床应用价值。

关键词：医用光学生物组织荧光组织仿体光谱复原漫反射光谱

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细菌自体荧光检测装置的研究与设计

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光子学报 2023年第6期52卷 294-303页

作者：郑家运王贻坤倪敬书张洋黄尧张元志王全福王霞刘勇周金华董美丽安徽医科大学生物医学工程学院合肥230032 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽省生物医学光学仪器工程技术研究中心安徽省医用光学诊疗技术与装备工程实验室合肥230031 皖江新兴产业技术发展中心铜陵244000

细菌感染会造成伤口愈合延迟,增加患者和医疗卫生系统的负担,因此非常需要对伤口细菌进行及时检测和适当的处理。基于细菌自发荧光原理,设计了一种对伤口常见细菌快速检测成像的系统,可用于辅助识别伤口细菌负荷和判断感染情况,无需采... 详细信息

细菌感染会造成伤口愈合延迟,增加患者和医疗卫生系统的负担,因此非常需要对伤口细菌进行及时检测和适当的处理。基于细菌自发荧光原理,设计了一种对伤口常见细菌快速检测成像的系统,可用于辅助识别伤口细菌负荷和判断感染情况,无需采样培养或染色鉴定。使用智能手机采集细菌荧光图像,以405 nm LED作为细菌激发光源,配合荧光图像信息提取和定量算法能够快速识别提取图像上的感兴趣区域并对荧光信号进行量化,定位细菌荧光信号区域。梯度浓度实验证实了荧光强度与细菌浓度高度相关,荧光强度与浓度之间存在线性关系,随着细菌浓度的降低,荧光信号强度呈下降趋势,系统最小检测限约为105 CFU/mL。与传统细菌检测方法相比,本装置具有操作简单、检测速度快、成本低等特点,为伤口细菌检测提供了一种新的手段。

关键词：细菌自体荧光成像细菌检测感染图像处理细菌量化

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基于GS-SVM的脑组织差分路径因子定量方法研究

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中国激光 2022年第5期49卷 217-223页

作者：储宝黄尧倪敬书张持健李忠胜张元志董美丽王全福王霞王贻坤安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖241000 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽省医用光学诊疗技术与装备工程实验室安徽合肥230026 皖江新兴产业技术发展中心安徽省生物医学光学仪器工程技术研究中心安徽铜陵244000

差分路径因子(DifferentialPathlengthFactor,DPF)是用于计算脑血氧生理参数的重要变量之一,可通过蒙特卡罗模拟计算得到,但此方法存在耗时长、提取参数复杂等缺点。针对以上不足,提出了一种DPF快速定量计算方法。首先对不同年龄段人群... 详细信息

差分路径因子(DifferentialPathlengthFactor,DPF)是用于计算脑血氧生理参数的重要变量之一,可通过蒙特卡罗模拟计算得到,但此方法存在耗时长、提取参数复杂等缺点。针对以上不足,提出了一种DPF快速定量计算方法。首先对不同年龄段人群的脑组织光学参数与颅骨厚度进行归一化处理与主成分分析,采用支持向量机(SupportVectorMachine,SVM)并结合网格寻优(GridSearch,GS),建立了基于GS-SVM的脑组织差分路径因子的预测模型,对测试样本数据进行了回归预测,最后将所得结果与反向传播人工神经网络(Back Propagation ArtificialNeuralNetwork,BP-ANN)的预测结果进行了对比。结果表明,相较于蒙特卡罗模拟,GS-SVM预测模型与BP-ANN预测模型的均方误差(MSE)分别为0.0268与0.25,相关系数(R^(2))分别为0.97与0.92。基于GS-SVM的脑组织差分路径因子定量模型的预测结果优于BP-ANN,与蒙特卡罗模拟结果呈显著性相关(显著水平P<0.0001),有望取代传统蒙特卡罗模拟对DPF进行快速批量预测。

关键词：医用光学近红外光谱差分路径因子蒙特卡罗模拟支持向量机网格寻优

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血流介导组织荧光光谱测量系统及仿体验证

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中国激光 2021年第24期48卷 141-150页

作者：张洋何腾超钟卫帅董美丽倪敬书刘勇王贻坤张元志中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽省生物医学光学仪器工程技术研究中心安徽省医用光学诊疗技术与装备工程实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230026 皖江新兴产业技术发展中心安徽铜陵244000

基于血流介导组织还原型辅酶Ⅰ(NADH)荧光光谱检测技术的微循环功能评估对心血管病的早期预警具有重要价值,然而血流介导过程中氧饱和度的变化会干扰荧光信号的测量。本课题组搭建了集成有组织漫反射率测量模块的血流介导组织荧光光谱... 详细信息

基于血流介导组织还原型辅酶Ⅰ(NADH)荧光光谱检测技术的微循环功能评估对心血管病的早期预警具有重要价值,然而血流介导过程中氧饱和度的变化会干扰荧光信号的测量。本课题组搭建了集成有组织漫反射率测量模块的血流介导组织荧光光谱测量系统,并引入生理参数提取和荧光光谱复原算法,以排除干扰。不同光学参数的组织仿体试验结果表明,复原算法可以有效降低吸收、散射的影响,复原后的NADH的荧光强度与其浓度呈线性相关(拟合优度R^(2)=0.99);血液血氧仿体试验结果显示,组织氧饱和度的变化会干扰荧光的检测,经过校正的NADH的固有荧光光谱与氧饱和度的变化无关。4位受试者的在体试验结果显示,经过光谱复原后,荧光闭塞响应值和恢复响应值的平均值分别下降了22.8%和22.1%,这可以解释为氧饱和度的变化对实测NADH荧光的干扰。本研究结果预期能够有效提升血流介导组织荧光光谱测量系统的检测准确性。

关键词：医用光学组织荧光光谱光谱复原还原型辅酶Ⅰ 组织仿体

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基于3D打印技术的集成核酸提取芯片制备

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分析试验室 2015年第10期34卷 1231-1234页

作者：马忠杰赵树弥朱灿灿朱灵李志刚张龙王安刘勇中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所安徽省生物医学光学仪器工程技术研究中心合肥230031 皖江新兴产业技术发展中心铜陵244000

基于固相萃取原理,设计并制作了一种集成核酸提取功能的微流控芯片,用于人体全血中脱氧核糖核酸(DNA)的提纯。芯片主要包括:混合微通道、裂解腔、DNA提取腔、DNA存储腔。采用3D打印技术制作出芯片模板,通过模板注塑成型、氧等离子体键... 详细信息

基于固相萃取原理,设计并制作了一种集成核酸提取功能的微流控芯片,用于人体全血中脱氧核糖核酸(DNA)的提纯。芯片主要包括:混合微通道、裂解腔、DNA提取腔、DNA存储腔。采用3D打印技术制作出芯片模板,通过模板注塑成型、氧等离子体键合等工艺制作出微流控芯片。利用该芯片,可以在20 min内完成血液和试剂的顺序加载、快速混合、血细胞裂解、DNA的提取等操作,且试剂消耗量少。通过对所提DNA链上稳定表达的内参基因甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)进行PCR扩增,并对扩增产物进行熔解曲线分析,以验证所提取DNA的质量。

关键词： 3D打印微流控芯片核酸提取顺序注射

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基于荧光光谱法的皮肤胆固醇快速无创检测技术

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中国激光 2021年第3期48卷 98-106页

作者：吴鹏倪敬书洪海鸥李晓静姚蓓郑浩然花昌义王霞张元志张洋王贻坤董美丽安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖241000 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽省医用光学诊疗技术与装备工程实验室安徽合肥230026 中国科学技术大学附属第一医院健康管理中心安徽合肥230001 皖江新兴产业技术发展中心安徽省生物医学光学仪器工程技术研究中心安徽铜陵244000

皮肤胆固醇含量可以作为评价动脉粥样硬化的重要指标之一,现有的皮肤胆固醇含量检测主要基于实验室活检进行,缺少快速无创的检测技术和装备。针对以皮肤胆固醇含量为评价指标的动脉粥样硬化的早期快速筛查需求,本文提出了基于荧光光谱... 详细信息

皮肤胆固醇含量可以作为评价动脉粥样硬化的重要指标之一,现有的皮肤胆固醇含量检测主要基于实验室活检进行,缺少快速无创的检测技术和装备。针对以皮肤胆固醇含量为评价指标的动脉粥样硬化的早期快速筛查需求,本文提出了基于荧光光谱法的皮肤胆固醇快速无创检测方法,研发了一种皮肤胆固醇无创检测系统。为了提高测量的准确性和稳定性,该系统对温度引起的检测试剂荧光效率的波动进行了修正。本文结合气相色谱法对测量结果的准确性进行了验证,并通过检测正常人群和动脉粥样硬化高风险人群的皮肤胆固醇含量,明确了该系统的临床应用价值。本文的研究结果表明,462~520 nm波段内的平均荧光强度与温度的相关系数为-0.995(p<0.0001),可据此建立温度校准曲线对由温度差异引起的荧光波动进行修正。校正后,系统测量的皮肤胆固醇含量与气相色谱测量值的相关性显著,相关系数为0.905(p<0.0001)。在动脉粥样硬化高风险人群的筛查实验中,动脉粥样硬化高风险人群和正常人群的皮肤胆固醇检测结果具有显著差异(P=0.0004)。与现有技术相比,基于荧光光谱法的皮肤胆固醇检测技术具有测量快速无创等优势,为大规模开展动脉粥样硬化的早期风险筛查提供了先进技术手段。

关键词：医用光学皮肤胆固醇荧光光谱法无创检测动脉粥样硬化

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