1 北京大学工学院生物医学工程系, 北京 100871
2 北京大学第一医院眼科, 北京 100034
3 北京大学深圳研究生院生物医学工程研究所, 广东 深圳 518055
4 深圳湾实验室, 广东 深圳 518052
利用视网膜功能测量仪对眼底进行结构成像来直接观察体内丰富的循环系统,并对视网膜的血氧饱和度及血管直径进行无创、定量的功能性成像测量。对糖尿病患者和健康人群进行视网膜功能成像并作定量比较分析,结果表明,在糖尿病患者中,视网膜动脉血氧饱和度相比健康人群有显著性提高,视网膜动静脉血氧饱和度差值有显著性增大,视网膜黄斑中心凹无灌注区面积也有显著增大。此外,在糖尿病患者和健康人群中,视网膜动静脉的直径均存在差异,且静脉直径总大于动脉直径。研究结果表明通过视网膜功能成像可以检测糖尿病患者的视网膜氧代谢和灌注率等参数的临床变化,帮助医生更好地观察、评估糖尿病患者视网膜微血管的病理改变,并在糖尿病患者眼科并发症的早期诊断和预后评估方面具有一定的应用潜力。
医用光学 视网膜功能成像 血氧饱和度 血管直径 眼底成像 糖尿病 激光与光电子学进展
2020, 57(5): 051701
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Biomedical Engineering, Peking University, Beijing 100871, China
2 Department of Anatomy, School of Basic Medical Sciences, Peking University, Beijing 100191, China
3 Laboratory Animal Center, Peking University, Beijing 100871, China
4 School of Public Health, Jilin University, Changchun 130012, China
Since significant ocular differences in both anatomical structure and optical properties exist between rodents and humans, clinical imaging devices for human use are not suitable for use on rodents. In this study, we develop a contact probe with a flexible surface that can closely fit the rodent cornea for fundus imaging with a confocal scanning laser ophthalmoscope. Both Zemax simulation and in vivo fundus imaging demonstrate that this contact probe can significantly improve both the imaging quality and the operational convenience.
170.0170 Medical optics and biotechnology 170.4460 Ophthalmic optics and devices 170.5755 Retina scanning 170.2520 Fluorescence microscopy Chinese Optics Letters
2016, 14(3): 031701
1 北京大学 生物医学工程系, 北京 100871
2 河北大学 测控系, 河北 保定 071000
碲锌镉(CdZnTe)半导体材料具有探测效率高、能量分辨率高和体积小重量轻的特点, 是公认的最有希望成为下一代伽马射线探测装置的材料。然而, 空穴俘获导致的电荷收集不完全限制了碲锌镉半导体探测器的性能。解决空穴俘获最有效的方法是单极型探测器技术。文章首先简要介绍半导体探测器中电荷收集的相关理论, 然后重点阐述单极型探测器技术的实现方法, 包括各种电极的结构设计原理、典型的探测器原型机介绍、性能特点及其结构设计的优缺点。最后简要展望了碲锌镉半导体探测器未来的发展方向。
碲锌镉 空穴俘获 权重电势 电极设计 CdZnTe hole trapping weighting potential electrode design
1 北京大学工学院生物医学工程系， 北京 100871
2 上海交通大学生物医学工程系, 上海 200240
光声分子影像是近期发展起来的新型无创在体影像技术。该技术结合了光声层析成像和分子影像，具有成像深度深、分辨率高和特异性强的优点。光声分子影像已经被广泛用于活体动物实验中，在对一些恶性肿瘤和炎症的检测中获得了令人振奋的结果。重点介绍了光声分子影像的机制和研究现状，并对其应用前景进行展望。
生物医学成像 分子影像 光学成像 光声层析成像 无创成像 激光与光电子学进展
2011, 48(5): 051701
1 北京大学工学院生物医学工程系, 北京 100871
2 上海交通大学生命科学与技术学院生物医学工程系, 上海 200240
3 上海交通大学新华医院皮肤科, 上海 200092
皮肤影像学是利用现代成像技术手段对皮肤病进行无创、原位、动态、实时诊断的一门新兴技术学科。在过去十几年里作为医学影像学分支的皮肤影像学取得了长足的进步,包括皮肤镜等多种光学成像技术已经被广泛应用于临床疾病诊断。主要介绍了皮肤镜、皮肤共聚焦、多光子成像、光学相干层析成像以及光声成像等技术在皮肤影像学中的发展和应用。这5种技术能够实现原位、在体、实时的皮肤成像，可对可疑部位进行重复检查，并能不同程度地实现皮下组织的无损成像，为临床诊断提供了客观的评价依据。不断发展的皮肤影像学，与皮肤组织病理学相互促进、相互补充,势必将带动现代皮肤病学的飞跃发展。
医用光学 皮肤影像学 皮肤镜 皮肤共聚焦成像 多光子成像 光学相干层析成像 光声成像
1 上海应用技术学院, 上海 200235
2 上海交通大学生命科学技术学院, 上海 200240
针对频域光学相干层析(SD-OCT)系统特有硬件(线阵CCD及分光光栅)参数对成像质量造成的影响, 展开了对基于光纤的频域OCT系统中硬件参量的模拟和优化工作, 分析了分光计中CCD线列阵像素数及数字化深度、CCD安装偏差等因素对OCT成像质量的影响, 并对光谱像素图定位进行了修正。研究表明：纵向分辨率不受CCD线列阵像素数的影响, CCD线列阵像素数的增多将线性地增大最大测量深度; CCD数字化深度小于6bit将直接导致系统纵向分辨率的锐减; 线阵CCD偏离聚焦透镜焦面将导致点扩展函数的强度减弱、系统分辨率降低; 在较小角度内转动CCD, 将使纵向分辨率得到提高; 采用氖灯光谱进行像素图定位校正之后, 可以相应地提高系统分辨率。部分模拟结论得到实验验证。采用此模拟优化结果, 可根据OCT成像的具体要求对系统硬件参量进行优化选择。
频域OCT 分辨率 数值模拟 视网膜成像 spectral domain OCT axial resolution numerical simulation retina imaging
1 上海交通大学 生命科学技术学院,上海 200240
2 上海大学理学院 纳微能源研究所，上海 200444
3 上海交通大学 微纳科学技术研究院, 上海 200240
4 中国科学院 上海微系统与信息技术研究所, 上海 200050
针对多通道柔性神经微电极的设计及制作，研究了微电极的加工工艺。采用一种新型的柔性聚合物材料——聚对二甲苯(parylene C)作为微电极的基底和绝缘材料，借助微细加工技术，制作了36通道(按6×6矩阵排列)的柔性神经微电极，微电极的尺寸分别为Φ150 μm(圆形)和150 μm×150 μm(方形)，电极引线线宽为30 μm。无论微电极为圆形或方形，表面均平整光滑、轮廓清晰。电学性能测试结果表明，1 kHz时微电极的阻抗仅为7 kΩ左右，且随着频率的增加，阻抗逐渐降低，呈明显高通特性。微电极加工质量较好，电学性能优良，实现了微电极和柔性基底的集成，有利于高效率批量制作，为视觉假体中柔性神经接口的研制奠定了基础。
神经微电极 柔性基底 聚对二甲苯 微细加工 neural microelectrode flexible substrate parylene microfabrication 光学 精密工程
2009, 17(10): 2465
1 中国科学院 上海微系统与信息技术研究所,上海 200050
2 中国科学院 研究生院,北京100039
3 上海交通大学 激光与生物医学研究所,上海 200030
为了实现电极位点与靶细胞的良好接触,改善刺激效果,同时保证刺激电极的自身安全,提出了一种具有圆滑外形的丘形柔性神经刺激微电极阵列。以光敏性聚酰亚胺(Durimide 7510)为基质材料,利用光刻和金属层图形化结合电镀工艺,制作了6×6丘形柔性神经刺激微电极阵列,每个电极位点底面直径为150 μm,高度约为50 μm。通过数值模拟、形貌观测和电学性能测试对制备的微电极进行了评价。实验结果表明:相对于传统的平面微电极阵列(具有相同底面积),三维丘形电极位点的阻抗(@1kHz)降低了约4倍,可实现更有效的刺激;而相对于塔形电极,丘形电极则具有更均匀的表面电流密度分布,保证了电极长期工作的安全性。
刺激电极 丘形柔性电极 微电极阵列 电流密度 stimulation electrode dome-shaped flexible electrode microeletrode array current density
上海交通大学激光与光子生物医学研究所, 上海 200240
可变形反射镜是自适应光学系统的核心组成部分之一, 在人眼像差的检测与校正等方面得到了广泛的应用。目前自适应光学系统最常采用的变形镜主要有两种：微加工薄膜变形镜和压电式变形镜。基于两者结构原理的不同, 它们在自适应光学系统中的表现也存在着差异。采用59通道微加工薄膜变形镜和37通道压电式变形镜进行对比实验。利用同一闭环自适应光学系统针对4阶以内的常见像差(包括散光、彗差、三叶差、球差)观察两者的泽尼克系数生成情况。结果表明, 目标值较小时, 微加工薄膜变形镜和压电式变形镜的泽尼克系数实际值误差都比较小; 目标值增大时, 压电式变形镜可以比微加工薄膜变形镜更接近理想值。
自适应光学 可变形反射镜 泽尼克系数 微加工薄膜变形镜 压电式变形镜
1 上海交通大学激光与光子生物医学研究所, 上海 200240
2 台湾大学光电研究所, 中国 台北 10617
引入了由非球面角膜和晶状体组成的模型眼, 采用ZEMAX软件进行光线追迹, 为无晶状体眼的人工晶状体的设计提供理论依据。计算表明, 球差是影响人眼像质的关键因素。一般对于正常眼来说, 晶状体的负球差可以部分补偿角膜的正球差, 从而降低整个人眼光学系统的球差, 以保证较好的视觉功能。随着年龄的增长, 晶状体的球差逐渐由负球差转变为正球差, 这样晶状体对人眼整体像差的补偿作用就会减小甚至消失。为了减小球差的影响, 人工晶状体的表面结构需采用非球面设计。当其非球面系数Q值固定时, 人工晶状体的球差主要受到其本身的屈光度的影响。要想优化整个人眼光学系统的球差, 人工晶状体必须要引入一个负的Q值。
视觉光学 人工晶状体 球差 非球面系数
