Tianlong Chen 1Yi Shen 1,*Li Lin 1Huiyun Lin 1[ ... ]Buhong Li 1,4,**
Author Affiliations
Abstract
1 MOE Key Laboratory of OptoElectronic Science and Technology for Medicine, Fujian Provincial Key Laboratory of Photonics Technology, Fujian Normal University, Fuzhou 350117, P. R. China
2 Key Laboratory of Flexible Electronics and Institute of Advanced Materials, Nanjing Technology University, Nanjing 211800, P. R. China
3 School of Medical Technology, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, P. R. China
4 School of Physics and OptoElectronic Engineering, Hainan University, Haikou 570228, P. R. China
Photodynamic therapy (PDT) has been increasingly used in the clinical treatment of neoplastic, inflammatory and infectious skin diseases. However, the generation of reactive oxygen species (ROS) may induce undesired side effects in normal tissue surrounding the treatment lesion, which is a big challenge for the clinical application of PDT. To date, (–)-Epigallocatechin gallate (EGCG) has been widely proposed as an antiangiogenic and antitumor agent for the protection of normal tissue from ROS-mediated oxidative damage. This study evaluates the regulation ability of EGCG for photodynamic damage of blood vessels during hematoporphyrin monomethyl ether (Hemoporfin)-mediated PDT. The quenching rate constants of EGCG for the triplet-state Hemoporfin and photosensitized 1O2 generation are determined to be 6.8×108 M?1S?1 and 1.5×108 M?1S?1, respectively. The vasoconstriction of blood vessels in the protected region treated with EGCG hydrogel after PDT is lower than that of the control region treated with pure hydrogel, suggesting an efficiently reduced photodamage of Hemoporfin for blood vessels treated with EGCG. This study indicates that EGCG is an efficient quencher for triplet-state Hemoporfin and 1O2, and EGCG could be potentially used to reduce the undesired photodamage of normal tissue in clinical PDT.
(–)-Epigallocatechin gallate (EGCG) photodynamic therapy hemoporfin singlet oxygen blood vessel vasoconstriction 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2024, 17(3): 2450002
Author Affiliations
Abstract
1 School of Biomedical Engineering (Suzhou), Division of Life Sciences and Medicine, University of Science and Technology of China Hefei 230041, P. R. China
2 Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology, Chinese Academy of Sciences, Suzhou, Jiangsu 215163, P. R. China
Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM) has been widely used to image the three-dimensional (3D) structures and functions of various millimeter-size bio-specimen such as zebrafish. However, the sample adsorption and scattering cause shading of the light-sheet illumination, preventing the even 3D image of thick samples. Herein, we report a continuous-rotational light-sheet microscope (CR-LSM) that enables simultaneous 3D bright-field and fluorescence imaging. With a high-accuracy rotational stage, CR-LSM records the outline projections and the fluorescent images of the sample at multiple rotation angles. Then, 3D morphology and fluorescent structure were reconstructed with a developed algorithm. Using CR-LSM, zebrafish’s whole-fish contour and blood vessel structures were obtained simultaneously.
Light-sheet microscope zebrafish blood vessels morphology 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2024, 17(2): 2350022
作者单位
摘要
1 重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆 400065
2 重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,重庆 400054
提出一种反射式微纳光纤耦合器传感膜片,以实现高精度、连续和无创血压监测。该传感膜片由反射式微纳光纤耦合器、聚二甲基硅氧烷薄膜和环氧树脂基底组成,具有很高的压力灵敏度(-0.682 kPa-1),且无需精确空间对准即可实现脉搏波检测;然后,构建双通道脉搏波检测系统,以获得肱动脉传导时间、桡动脉传导时间以及桡动脉和肱动脉之间的传导时间差值;基于上述参量,利用支持向量回归算法建立血压预测模型。实验结果表明,所提系统的收缩压平均偏差和标准偏差分别为0.08 mmHg和1.13 mmHg,舒张压的平均偏差和标准偏差分别为-0.35 mmHg和1.25 mmHg,符合美国医学仪器促进协会的标准,与其他类型的传感器相比,所提系统的准确度有明显提高。使用该系统监测一天内以及运动时的血压波动,结果表明该系统在连续精准测量血压方面具有可行性及很大的应用潜力。
传感器 血压监测 微纳光纤耦合器 人体脉搏波 支持向量回归 
光学学报
2024, 44(7): 0728001
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of Optoelectronic Devices, and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province, College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060 P. R. China
Measurement of blood flow velocity is key to understanding physiology and pathology in vivo. While most measurements are performed at the middle of the blood vessel, little research has been done on characterizing the instantaneous blood flow velocity distribution. This is mainly due to the lack of measurement technology with high spatial and temporal resolution. Here, we tackle this problem with our recently developed dual-wavelength line-scan third-harmonic generation (THG) imaging technology. Simultaneous acquisition of dual-wavelength THG line-scanning signals enables measurement of blood flow velocities at two radially symmetric positions in both venules and arterioles in mouse brain in vivo. Our results clearly show that the instantaneous blood flow velocity is not symmetric under general conditions.
1700nm-Window third-harmonic generation imaging blood flow velocity 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2024, 17(1): 2350011
作者单位
摘要
1 哈尔滨工程大学机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
3 航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司,黑龙江 哈尔滨 150066
水下激光等离子体爆轰波能够作用于微球表面产生推力进而推动微球运动。本课题组依据水下激光等离子体爆轰波的作用机理,提出了激光等离子体爆轰波定点清除血栓的方法。以血液为介质建立血管血栓模型,采用光纤激光器作为动力,进行激光等离子体爆轰波血栓推进的机理研究及数值模拟。结果显示:激光等离子体爆轰波对血栓表面有一定大小的强推力作用,能量为20 μJ的激光对直径为2 mm的下肢静脉血栓表面的峰值推力可以达到1.0 N,而且峰值推力的大小取决于激光能量以及血栓的尺寸和形状。水下光纤激光等离子体推进微球和团簇实验进一步证明了激光等离子体爆轰波定点清除血栓和打散团簇的可行性,为聚集型血栓团簇的定点清除提供了一种可行方法。
激光器 光纤 等离子体爆轰波 激光推进 血管血栓 定点清除 
中国激光
2024, 51(3): 0307204
作者单位
摘要
中国计量大学光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018
白细胞分类在血液分析、临床疾病的诊断和治疗中具有重要意义。人工镜检作为血细胞分析的金标准,耗时较长且高度依赖检测人员的经验。定量相位成像可测量细胞各处的相位分布,是研究细胞形态学和生物化学特征的有效方法。利用基于数字全息显微和明场显微成像的共定位相位成像系统对健康人外周血涂片中的5种白细胞进行研究,定量分析了不同白细胞及其亚结构中的相位分布情况,提取出多个有效辅助白细胞分类的特征参数,并进一步分析了镜检中容易混淆的异型淋巴细胞。结果表明,利用提取的细胞亚结构特征参数可对白细胞进行有效分类,也能较好区分异型淋巴细胞。因此,基于共定位相位成像的细胞亚结构特征参数可为白细胞分类、各类血液疾病的诊断和治疗提供依据和参考,且此种方法无须再对常用的染色样品进行特殊处理,应用场景众多。
生物光学 定量相位成像 数字全息 白细胞亚结构 相位分布特征 
中国激光
2024, 51(3): 0307107
作者单位
摘要
1 浙江大学光电信息科学与工程学院,浙江 杭州 310027
2 浙江省医疗器械审评中心,浙江 杭州 310009
3 之江实验室类人感知研究中心,浙江 杭州 311100
采用蒙特卡罗模拟技术对血管组织在可见光波段的多光谱成像进行建模仿真,通过分析不同血氧饱和度下血液后向散射功率的绝对值、相对值、绝对差值和对比度,并考虑可能的干扰因素,优选出适合内窥环境下使用的450 nm、525 nm、630 nm和660 nm 4个成像波段。基于4个优选的成像波段展开了血氧饱和度检测的实验验证。在血管仿体组织上的实验结果表明,在95%的置信水平下,血氧饱和度的检测偏差为1.24%。研究结果验证了利用四波段进行内窥组织血氧饱和度检测的可行性。
医用光学 多光谱成像 内窥镜 血氧饱和度 蒙特卡罗仿真 
光学学报
2024, 44(2): 0217001
作者单位
摘要
1 海南医学院 热带医学院,海口 571199
2 海南医学院 基础医学与生命科学学院,海口 571199
为提高实验教学操作中氧化酶试验的准确性和稳定性,减少和避免学生在操作中出现假阳性或假阴性的情况,尝试采用优化实验方法和铜绿假单胞菌培养基的手段。通过测试多种培养基和多种氧化酶试纸(试剂),选择稳定可靠的适用于学生实验的氧化酶试验方法。以灭菌竹签或玻璃棒取菌或直接用试纸蘸取菌落,取自普通营养琼脂斜面培养基上的铜绿假单胞菌氧化酶试验结果假阴性较多;取自普通营养琼脂平板或血琼脂平板培养基上的铜绿假单胞菌氧化酶试验结果均为阳性。实验结果表明,氧化酶试验以血琼脂平板培养基培养物效果最佳,采用氧化酶试纸或盐酸二甲基对苯二胺化学释放剂试纸均可。
氧化酶试验 铜绿假单胞菌 血琼脂平板培养基 稳定性 oxidase test pseudomonas aeruginosa blood agar plate stability 
实验科学与技术
2023, 21(6): 122
作者单位
摘要
1 闽江学院 物理与电子信息工程学院, 福建 福州  350108
2 重庆邮电大学 光电工程学院, 重庆  400065
近红外光探测能力强的光电探测器更有利于检测人体心率,而且探测范围覆盖红光与近红外光的宽带响应光电探测器能用于检测血氧饱和度,因此提升宽带响应光电探测器的红光与近红外光探测能力具有重要意义。然而,经典的二元体异质结宽带响应倍增型有机光电探测器通常由于活性层中给体/受体比例差异较大,导致器件对红光与近红外光的响应能力较弱甚至没有响应。本文通过用少量给体材料PCE10替代活性层P3HT∶IEICO?4F(100∶1)中部分P3HT的方法,制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PCE10∶IEICO?4F(90∶10∶1)/Al的体异质结三元倍增型有机光电探测器。-20 V偏压下,三元器件获得紫外到近红外(330~810 nm)响应较均匀的EQE光谱,并且器件在660 nm和810 nm处的EQEs(134000%和147000%)是相同条件下二元器件的78倍和106倍,相应的探测灵敏度(5.4×1013 Jones和7.27×1013 Jones)分别提升了26倍和36倍。三元器件的红光和近红外光探测能力得到显著提升,为制备用于人体心率与血氧饱和度检测的高性能光电探测器提供了策略。
近红外 心率 血氧饱和度 体异质结 倍增型有机光电探测器 三元 near-infrared heart rate blood oxygen saturation bulk-heterojunction photomultiplication-type organic photodetector ternary 
发光学报
2023, 44(12): 2222
作者单位
摘要
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
在基于近红外光谱法的无创血糖测量领域, 受人体皮肤状态波动的影响, 血糖预测模型无法长时间使用, 极大地限制了该方法在临床上的应用。 皮肤血流灌注是与人体生理状态密切相关的参数, 直接影响着皮肤中水分的流动, 它还难以像温度、 压力那样借助外部手段进行控制。 在皮肤光谱的测量中, 血流灌注会通过水分的迁移间接影响真皮层的厚度, 并使得光谱产生较大变化。 借助蒙特卡洛模拟方法仿真了在1 000~1 700 nm波段真皮层厚度变化±30 μm时三层皮肤的漫反射光强、 光子穿透深度与平均光程, 研究了真皮层厚度变化后的光谱变化规律。 对两个光源-探测器距离下的衰减度进行差分, 用于消除真皮层厚度变化的影响, 对1 000~1 700 nm的波长均给出了适宜的差分测量距离。 发现1 200 nm波长附近, 当真皮层厚度变化时, 漫反射衰减度在每个测量距离下的变化都非常小, 因此是较适宜的测量波长。 而对于水的吸收峰1 450 nm附近的波长而言, 漫反射衰减度随着光源-探测器距离的增加而变大, 且在一定范围内急剧变化; 因此, 应避免选择这些光源-探测器距离。 对于常用的血糖测量波长1 200、 1 300及1 600 nm波长而言, 光源-探测器距离可选在小于0.1 cm或大于0.4 cm的范围, 此处漫反射衰减度变化随着光源-探测器距离变化较缓慢, 采用差分处理可较好地消除真皮层厚度变化对光谱的影响。 考虑到不同光源-探测器距离下对应的真皮层光子百分比不同, 可选择主要对应于真皮层的光源-探测器距离, 该工作采取80 %真皮光子百分比为界限。 综上, 综合现有仪器能达到的测量精度水平, 对于1 200、 1 300和1 600 nm波长, 可选择0.03~0.1 cm范围内的两个光源-探测器距离进行差分测量, 可以较好地抑制真皮层厚度变化的影响, 从而有效减小皮肤血流灌注变动的影响。
近红外漫反射光谱法 无创血糖测量 蒙特卡洛模拟 皮肤血流灌注 三层皮肤模型 真皮层厚度 差分测量 Near-infrared diffuse reflectance spectroscopy Non-invasive blood glucose measurement Monte Carlo simulation Cutaneous blood perfusion Three-layered skin model Dermal thickness Differential measurement 
光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2699

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