1 西北工业大学深圳研究院，广东 深圳 518057
2 西北工业大学光电与智能研究院，陕西 西安 710072
3 南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
4 解放军总医院第一医学中心激光医学科，北京 100853
皮肤疾病是一种较为常见的人类疾病，其检测与诊断十分重要。传统的检测方法因医师主观影响和皮肤创伤问题不利于对皮肤病作出准确高效的判断，故皮肤成像技术逐渐被用于辅助诊断。光声成像技术作为一种新兴的成像方式，结合了光学成像的高对比度和超声成像的深穿透优势，逐渐被人们所关注。本文针对光声皮肤成像技术进行了回顾与总结，按照成像方式对光声皮肤成像系统进行了分类与归纳，从重构算法提升角度总结了现有的性能提升方法与策略。此外，按照皮肤病类别探讨了当前光声皮肤成像技术的临床应用，验证了光声皮肤成像技术的发展前景与潜力。最后针对现有方法的缺点与限制，对未来光声皮肤成像技术的发展方向和关键环节进行了设想与讨论。
医用光学 生物医学成像 光声成像 皮肤成像 皮肤疾病 皮肤诊断
1 佛山科学技术学院物理与光电工程学院粤港澳智能微纳光电技术联合实验室，广东 佛山 528225
2 广东唯仁医疗科技有限公司，广东 佛山 528000
3 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院，广东 佛山 528000
4 广州市第一人民医院烧伤整形美容与创面修复科，广东 广州 510180
5 天津大学电气自动化与信息工程学院天津市过程检测与控制重点实验室，天津 300072
6 解放军总医院第一医学中心激光医学科，北京 100853
7 天津恒宇医疗科技有限公司，天津 300308
8 哈尔滨医科大学附属第二医院教育部心肌缺血重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
皮肤烧伤是一种常见的皮肤疾病，对皮肤烧伤程度的判别对于后续的治疗具有重要意义。光学相干层析技术是一种具有非侵入性、无损伤性和高分辨率等特点的光学检测技术。偏振敏感光学相干层析成像（PS-OCT）具有传统光学相干层析成像没有的双折射信息对比度，能够对病变皮肤进行高分辨率高对比度的实时三维成像。为推动PS-OCT在烧伤诊断中的临床应用，发展了一种简单紧凑且灵活高效的基于扫频光源、单模光纤和圆偏振态输入的PS-OCT技术，对离体猪皮组织进行了烧伤成像研究，并通过直方图相关性算法获得了图像的差异性量化指标。实验结果表明，与正常的皮肤组织相比，烧伤皮肤组织的胶原蛋白受高温影响后产生了明显的双折射变化。利用偏振均匀度（DOPU）、累积相位延迟（CPR）、Stokes偏振参数等，可以明显观察到烧伤后的皮肤组织变化。研究表明，该PS-OCT技术在烧伤诊断中具有很大的应用潜力，可以辅助医生进行烧伤程度的判断。
生物光学 生物医学成像 光学相干层析成像 偏振 皮肤成像 烧伤诊断
1 北京理工大学医学技术学院，北京 100081
2 解放军总医院第一医学中心激光医学科，北京 100853
光动力疗法（PDT）是一种通过光动力反应选择性地治疗恶性肿瘤及癌前病变等疾病的新型疗法，具有广阔的临床应用前景。光敏剂作为PDT的关键要素之一，其在体浓度分布直接影响PDT疗效，实现光敏剂剂量在体定量检测是开展个性化PDT精准治疗的前提。介绍了光敏剂浓度在体定量检测的影响因素；总结了目前常用的光敏剂荧光光谱定量校准方法及荧光定量检测技术；最后讨论了光敏剂定量检测技术在PDT临床转化应用中所面临的挑战和发展方向。
医用光学 光敏剂 光动力疗法 剂量 定量检测 荧光 临床应用
1 解放军医学院，北京 100853
2 解放军总医院第一医学中心激光医学科，北京 100853
3 北京理工大学医学技术学院，北京 100081
4 中国医学科学院精准激光诊疗创新单元，北京 100730
鲜红斑痣(port wine stains, PWS)是最常见的先天性皮肤微血管病变之一，PWS的病因是皮肤真皮层由浅至深的毛细血管畸形扩张。通常表现为面颈部粉色、红色和紫色斑片，随着年龄的增加，其逐渐加深和增厚，严重影响患者的生活质量。血管靶向光动力疗法 (vascular targeted photodynamic therapy, V-PDT) 可以选择性破坏病变血管，是目前国内治疗PWS的首选方法。V-PDT疗效与PWS病灶结构密切相关。PWS的病灶结构可通过活检或者无创光学诊断设备获取，主要包括表皮层黑色素含量、皮肤厚度及血管管径、深度和形态等。总结了目前常用的无创在体光学成像技术在PWS诊疗中的应用现状及PWS病灶结构特点对V-PDT疗效的影响，旨在为V-PDT精准及个性化治疗PWS提供参考。
医用光学 鲜红斑痣 血管靶向光动力疗法 病灶结构 疗效 中国激光
2022, 49(15): 1507102
1 福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建省光子技术重点实验室，福建 福州 350117
2 福州图鑫光电有限公司，福建 福州 350007
3 解放军总医院第一医学中心激光医学科，北京 100039
光动力疗法(PDT)是一种综合利用光敏剂、光和氧分子，通过光动力反应选择性地治疗恶性肿瘤、血管性病变和微生物感染等疾病的新型疗法。PDT作为光治疗的一种重要方法，已逐渐成为继手术、放疗和化疗之后治疗肿瘤的第四种微创疗法，同时还是治疗鲜红斑痣等特殊疾病的首选疗法。本文简要回顾PDT的研究现状；以提高PDT疗效为目标，重点分析光敏剂、光源、组织氧含量、协同治疗、量效评估等基础研究以及临床应用的研究进展；讨论临床个性化精准PDT及其推广应用所面临的挑战和发展方向。
生物光学 光动力疗法 光敏剂 光源 氧含量 协同治疗 剂量 临床应用
1 福建师范大学医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建省光子技术重点实验室，福建 福州 350007
2 解放军总医院第一医学中心激光医学科，北京 100853
自动量化评估小鼠脊背皮窗血管损伤对于血管靶向光动力疗法（V-PDT）的个性化精准治疗研究具有重要意义。V-PDT治疗过程中，受小鼠呼吸、心跳和不自主运动等因素影响，小鼠脊背皮窗窄带光血管图像会发生不同程度的非刚性形变，从而引起血管损伤量化误差。结合基于特征和灰度配准方法的优点，提出了一种判断式图像混合配准算法。首先基于配准组别图像均方差值（MSD）区分剧烈形变和轻微形变。对于轻微形变，直接采用微分同胚Demons（Log-Demons）算法进行配准；对于剧烈形变，先采用speeded up robust features thin-plate splines（SURF-TPS）算法进行全局配准，随后采用Log-Demons算法进行局部配准。实验结果表明，与SURF-TPS、Log-Demons及SURF-TPS+Log-Demons算法相比，所提算法既有最优的配准精度，又有较高的时间处理效率，而且能有效校正剧烈形变所导致的血管损伤评估误差。
激光与光电子学进展
2022, 59(6): 0617020
1 解放军医学院, 北京 100853
2 解放军总医院第一医学中心激光医学科, 北京 100853
3 北京理工大学工程医学研究所, 北京 100081
4 中国医学科学院精准激光医疗诊疗创新单位, 北京 100730
哺乳动物昼夜节律系统对不同光谱组成敏感性不同。 时差光照模式可导致昼夜节律紊乱进而增加患代谢性疾病的风险。 然而, 光谱组成是否影响时差光照模式的代谢效应尚不明确。 采用昼夜节律系统敏感性显著不同的窄带LED光照（蓝光和红光波段）和宽带LED白光, 分析光谱组成对时差光照模式下小鼠糖脂代谢功能的影响, 并与正常光照模式进行比较。 光照强度均采用120 μW·cm-2。 结果显示白光时差组小鼠体重增加最多。 红光时差组小鼠出现严重脂质代谢紊乱, 并伴有肝功能受损。 白光下时差光照会显著降低葡萄糖耐量和胰岛素敏感性, 而红光和蓝光能阻碍时差光照引起空腹血糖升高。 研究表明调整光谱组成可能改善时差光照模式对糖脂代谢的不良影响。
光谱 糖代谢 脂代谢 昼夜节律 时差 Spectrum Glucose metabolism Lipid metabolism Circadian rhythm Jetlag 光谱学与光谱分析
2021, 41(5): 1644
1 中国人民解放军总医院第四医学中心, 北京 100048
2 锦州医科大学, 辽宁 锦州 121000
3 中国人民解放军总医院第一医学中心, 北京 100853
光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography, OCT)凭借其无创、实时、高分辨率等优势逐步在多个临床领域得到了应用。近年来, 随着技术的不断进步, OCT在技术基础之上发展了很多全新的技术模式, 例如光学相干断层扫描血管造影(Optical Coherence Tomography Angiography, OCTA), 三维光学相干断层扫描(3-Dimensional Optical Coherence Tomography, 3D-OCT), 高清晰度光学相干断层扫描(High-definition Optical Coherence Tomography, HD-OCT)等。文章主要对OCT技术在良恶性疾病的诊断和应用方面进行综述, 客观分析其优缺点, 并对其发展进行展望。
光学相干断层扫描技术 临床应用 Optical Coherence Tomography OCT OCT clinical application
1 北京理工大学光电学院, 北京100081
2 中国人民解放军总医院激光科, 北京100853
3 清华大学物理系, 北京100084
光学相干层析术(optical coherence tomography, 简称OCT)具有非侵入性, 高分辨及高速成像的优点, 特别适合于生物医学领域. 但由于大部分生物组织具高散射系数, 通常仅能对表层组织下数毫米深度内进行成像. 穿透深度不足限制了OCT在皮肤科等领域应用. 作为常见多发病的鲜红斑痣具有病变组织浅, 血管增生明显等特点, 所以OCT非常适于鲜红斑痣的检测. 通过选择皮肤穿透性好的中心波长为1310nm超辐射二极管, 合理优化样品臂和参考臂光强比例及偏振控制, 实现了对鲜红斑痣在体成像研究, 采集了清晰的OCT图像, 得到其关键特征参数, 如表皮层厚度, 血管直径等, 对鲜红斑痣的诊断及制定合理治疗方案具有重要意义.
光学相干层析成像 鲜红斑痣 光动力疗法 Optical coherence tomography Port wine stains Photodynamic therapy 光谱学与光谱分析
2010, 30(12): 3347
