Monte Carlo (MC)模拟被广泛应用于光子在生物组织中的传输研究。通常模拟时将生物组织近似为均匀的平板分层介质,当层状生物组织中含有异常物质(如肿瘤细胞等)或正常生物组织为非平板的复杂结构时, 其模拟中的组织模型将会有相应的改变。通过探讨这几类生物组织的MC模拟模型, 总结并分析模型建立的关键问题, 对基于MC模拟的各种生物组织光学检测研究提供了指导。

测量并研究了家兔心脏组织自体荧光的三维光谱和发射光谱。 果表明： 冰冻前后心室和心房组织的三维荧光光谱差异较主动脉明显, 说明冰冻后其NADH和黄素的含量改变。 心房、 心室和主动脉组织在340 nm激发光下的自体荧光光谱具有特定的差异, 其主要荧光峰位于460 nm 的NADH, 以及290～400 nm之间的胶原蛋白和弹性蛋白。 根据心房和心室组织的高斯拟和光谱发现, 光谱的峰位、 相对荧光强度和半宽等参数各不相同。 由此, 可以根据荧光光谱的谱形和峰强比可以显著区分出不同的心脏组织类型。 此外, 研究首次发现心室组织NADH的荧光强度会随心肌死亡时间增加而衰减, 可作为死亡时间确定的新方法。

首次通过激光诱导荧光光谱技术(LIF)研究运动训练大鼠心脏、 肾脏、 肝脏、 脂肪以及前腿肌和后腿的比目鱼肌和腓肠肌的自体荧光光谱特性。 测量所用的激发光波长为250～650 nm而发射波长为300～700 nm。 比较参照组和3组不同运动状态组的三维荧光光谱, 主要在腓肠肌的光谱中发现了和运动相关且位于激发波长（340±10）nm和发射波长（460±10）nm区域的特有荧光峰。 根据这一荧光峰可以判别其对应的荧光物质是NADH（还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）。 比较3组不同运动模式组的荧光光谱, 发现运动模式与其峰强具有明显的相关性。 研究结果表明, 运动大鼠腓肠肌的能量代谢强于前腿、 比目鱼肌及其他脏器, 且NADH自体荧光光谱特性是判断肌肉代谢程度的有效的指标之一。

研究了电压敏感染料di-4-ANEPPS在溶液中的吸收光谱和荧光光谱特性.结果表明,染料的吸收峰在480 nm附近,加入钙阻断剂BDM不会影响染料的吸收峰位.染料在去离子水和新鲜台氏液中的荧光发射光谱峰位近似,而在灌注后的台氏液中染料的荧光峰位有蓝移现象.这些研究结果为心脏光学标测系统的设计提供了理论依据.

基于电压敏感染料膜电位光学标测的原理,建立了一套光标测系统,主要包括LED激发光源、以及由滤光片、CCD、A/D采集卡及计算机构成的荧光信号采集、处理部分.目前,整套系统已可自动完成图像采集、实时显示,以及部分后处理等工作,已获得兔心室组织细胞膜动作电位.另外,在建立系统的同时,研究了光学标测实验方法,对离体兔心脏急性缺血的主要电生理特征进行了标测实验,并结合仿真研究的结论说明了缺血后有效不应期时空异质性的存在以及组织中电兴奋传导速度的减慢是缺血导致折返性心律失常的主要机制.

在组织光谱检测中,探头的设计至关重要.本文首先对近红外测量探头进行了分类,并探讨了它们各自的特点,然后详细介绍并比较了几种典型的探头设计,最后总结了探头设计的优化方法及其发展趋势.