作者单位
摘要
1 中央民族大学 理学院 光子系统工程软件教育部工程研究中心, 北京 100081
2 南方科技大学 生物医学工程系, 广东 深圳 518055
生物组织散射引起的光学像差限制了光学系统的成像性能。本文研究了基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像技术。首先,制备了高效率近红外二区荧光探针,降低该波段生物组织的散射有助于实现高对比度的活体组织成像。其次,研究了基于间接波前测量的自适应光学方法,将间接波前整形技术应用于激光扫描共聚焦显微系统中,以实现对生物组织引起的光学像差的测量与补偿,获得生物组织的高信噪比成像。最后,对基于间接波前整形的近红外二区荧光共聚焦成像系统开展了相关实验。实验结果表明,本系统对空气平板、散射介质和小鼠颅骨等产生的像差具有良好的补偿效果,最终信号强度较初始值分别提升了1.47、1.95和2.85倍,显著提升了最终的成像质量。
间接波前整形 近红外二区成像 共聚焦成像 活体实验 Indirect wavefront shaping near-infrared-II imaging confocal imaging in vivo experiments 
中国光学
2024, 17(1): 150
作者单位
摘要
深圳大学物理与光电工程学院,光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室,广东 深圳 518060
荧光寿命显微成像(FLIM)已经广泛应用于生命科学研究领域,具有高灵敏和高特异性的特点,在对组织微环境进行定量表征方面具有独特优势,但由于成像速度相对较慢,限制了FLIM的活体应用。近年来,随着光电子器件和人工智能等技术的发展,开启了FLIM活体成像新篇章。介绍通过优化硬件和算法两方面提升时域和频域FLIM技术的成像速度,以及其在生物医学基础研究和临床疾病诊断中的应用研究进展。最后,对活体FLIM成像的未来发展进行展望。
荧光寿命显微成像 人工智能 活体成像 癌症诊断 
激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618005
Author Affiliations
Abstract
1 University of Warwick, Department of Physics, Coventry, United Kingdom
2 Warwick Medical School, University of Warwick, Coventry, United Kingdom
3 Institute of Applied and Translational Technologies in Surgery, University Hospitals Coventry and Warwickshire NHS Trust, Coventry, United Kingdom
This study introduces a handheld terahertz (THz) scanner designed to quantitatively evaluate human skin hydration levels and thickness. This device, through the incorporation of force sensors, demonstrates enhanced repeatability and accuracy over traditional fixed THz systems. The scanner was evaluated in the largest THz skin study to date, assessing 314 volunteers, successfully differentiating between individuals with dry skin and hydrated skin using a numerical stratified skin model. The scanner measures and displays skin hydration dynamics within a quarter of a second, indicating its potential for real-time, noninvasive examinations, opening up opportunities for in vivo and ex vivo diagnosis during patient consultations. Furthermore, the portability and ease of use of our scanner enable its widespread application for in vivo and ex vivo diagnosis during patient consultations, potentially allowing in situ biopsy evaluation and elimination of histopathology processing wait times, thereby improving patient outcomes by facilitating simultaneous tumor diagnosis and removal.
terahertz real time stratum corneum hydration in vivo diagnosis noninvasive examination 
Advanced Photonics Nexus
2024, 3(1): 016012
刘晓宇 1,3刘紫千 1,2斯科 1,2,3,**龚薇 2,3,*
作者单位
摘要
1 浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 310027
2 浙江大学脑科学与脑医学学院,浙江 杭州 310058
3 浙江大学教育部脑与脑机融合前沿科学中心,浙江 杭州 310058
神经环路动态功能的解析是当前脑科学领域的重点和难点,微型化显微成像技术为其研究提供了重要手段。相较于双光子荧光成像和光纤光度法,微型化显微系统能够在模式动物自由活动状态下进行长时程、单细胞分辨率、实时成像。近十几年来,科学家们围绕可穿戴、高稳定性要求,先后研制了单光子、多光子成像系统,并从荧光探针、光电子元件、数据传输等方面进行不断优化,提升系统性能,扩展应用范围。将从成像原理、基本结构、系统优化、应用方案及未来发展方向等方面对微型化显微成像系统进行分析和讨论,综述各方向研究进展,旨在为该领域技术提升和神经科学应用提供参考。
微型化显微成像 单光子微型化显微镜 多光子微型化显微镜 活体荧光成像 单细胞分辨精度 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211009
作者单位
摘要
1 上海交通大学生物医学工程学院Med-X研究院,上海 200030
2 佛山市中医院肿瘤中心,广东 佛山 528199
3 北京大学肿瘤医院肿瘤发生与转化研究教育部重点实验室,北京 100142
4 北京大学医学部医学技术研究院,北京 100191
5 北京大学生物医学工程系,北京 100081
6 北京大学国际癌症研究院,北京 100191
癌症是人类生命的一大威胁,而肿瘤的侵袭和转移是癌症患者死亡的主要原因之一。在这一复杂过程中,循环肿瘤细胞(CTC)等血液循环中的粒子起到十分关键的作用,所以监测血液循环中的CTC和其他肿瘤相关的粒子可以促进肿瘤转移的研究。光学活体流式细胞仪(IVFC)是一种基于激光的新兴技术,可在体内无创监测循环细胞,包括CTC等肿瘤相关的颗粒。这一强大的工具已被广泛应用于癌症相关的多个领域,尤其是肿瘤转移研究。因此,总结分析IVFC在肿瘤转移研究中的应用具有重要意义。本文介绍IVFC的检测原理,总结基于荧光发光、光声效应、计算机视觉等光学技术的荧光活体流式细胞仪、光声活体流式细胞仪、图像活体流式细胞仪等IVFC分类,对IVFC应用于肝癌、前列腺癌、乳腺癌、黑色素瘤等肿瘤转移的相关研究进行综述,并总结和展望IVFC对肿瘤转移研究的应用。
活体流式细胞仪 肿瘤转移 循环肿瘤细胞 无创监测 光学成像 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211002
作者单位
摘要
深圳大学物理与光电工程学院,光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室,广东 深圳 518060
高时空分辨可视化技术是脑科学研究的重要工具。荧光显微成像技术在特异性、多样性、图像对比度和时空分辨率等方面具有显著优势,但由于光在组织中的穿透深度有限,无创的荧光成像难以在活体水平获取深层脑区神经血管单元的高分辨结构和功能信息。因此,在脑科学研究中,荧光内窥显微成像技术受到越来越多研究者的青睐。得益于相关科学技术的发展,内窥镜探头在保持高性能的同时,实现了小型化并提供了更大的灵活性,可以植入活体大脑的不同深度处,开展特定深层脑区的功能调控研究。本综述介绍了基于梯度折射率透镜和单根多模光纤这两种探头的植入式荧光内窥显微成像技术及其发展和迭代进程,概述了它们在高分辨活体脑成像研究中的应用,以及在临床神经外科手术中的初步探索性应用。最后,展望了荧光内窥脑成像技术未来的发展前景。
显微 荧光内窥显微成像 活体脑成像 梯度折射率透镜 多模光纤 
中国激光
2024, 51(1): 0107001
刘津京 1,2,3殷高方 1,2,3,*赵南京 1,2,3张小玲 4[ ... ]程钊 1,3
作者单位
摘要
1 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中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室,安徽 合肥 230031
4 安徽大学物质科学与信息技术研究院,安徽 合肥 230601
以蛋白核小球藻为研究对象,通过毒性胁迫、光照胁迫和温度改变蛋白核小球藻的光合活性,研究蛋白核小球藻叶绿素荧光产量与光合活性参数Fv/Fm的变化关系。结果表明:3种不同生长环境下,蛋白核小球藻的叶绿素荧光产量随着Fv/Fm改变而发生较为明显变化,最大变化范围为235~668 (μg·L-1-1Fv/Fm与叶绿素荧光产量之间具有明显负线性相关性,线性优度R2超过0.91。该研究结果为发展更为准确的藻类叶绿素a质量浓度活体荧光检测方法提供了重要依据。
光谱学 浮游藻类 活体荧光法 叶绿素荧光产量 光合活性 浓度检测 
光学学报
2023, 43(23): 2330001
Author Affiliations
Abstract
1 University of Zurich, Institute of Pharmacology and Toxicology and Institute for Biomedical Engineering, Faculty of Medicine, Zurich, Switzerland
2 ETH Zurich, Institute for Biomedical Engineering, Department of Information Technology and Electrical Engineering, Zurich, Switzerland
3 Russian Academy of Sciences, Institute of Applied Physics, Nizhny Novgorod, Russia
A wideband sensitive needle ultrasound sensor based on a polarized PVDF-TrFE copolymer piezoelectric film has been developed, which is capable of providing a noise equivalent pressure of 14 Pa and a uniform frequency response ranging from 1 to 25 MHz. Its high sensitivity (1.6 μV / Pa) and compact size were achieved by capitalizing on the large electromechanical coupling coefficient of PVDF-TrFE and minimizing parasitic capacitance in a two-stage amplifier structure. The detection sensitivity of the newly designed sensor outperformed commercially available hydrophones with an equivalent sensing element area by a factor of 9. The sensor has been successfully integrated into a light scanning optoacoustic microscopy (OAM) system with a limited working space. Submicrometer resolution images were subsequently attained from living mice without employing signal averaging. The miniature sensor design can readily be integrated into various OAM systems and further facilitate multimodal imaging system implementations.
photoacoustic microscopy hydrophone in vivo imaging multimodality miniature 
Advanced Photonics Nexus
2023, 2(5): 056006
侯冠廷 1徐宝腾 1,2周伟 2刘家林 2[ ... ]杨西斌 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州)生命科学与医学部,江苏 苏州 215163
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所光与健康研究中心,江苏 苏州 215163
共聚焦激光显微内窥镜(CLE)可以进行在体组织显微成像,实现实时病理学诊断,而光电探测器作为CLE系统的核心部件,影响共聚焦图像质量。对比分析光电倍增管(PMT)和雪崩光电二极管(APD)在CLE中的性能表现,建立基于PMT和APD探测电路的CLE成像信号信噪比分析模型,理论分析光电探测器及其放大电路噪声、放大增益、输入光信号等参数对成像信号信噪比的影响。搭建基于PMT和APD双光路探测系统,对均匀荧光溶液和组织样品进行成像。研究结果表明,当样品荧光功率大于10 nW时,所选取PMTSS与APD120A2的输出图像质量接近,信噪比相差小于0.67 dB,APD以更高的性价比实现与PMT相当的成像性能。
医用光学 共聚焦激光显微内窥镜 荧光成像 在体内窥 雪崩光电二极管 光电倍增管 
光学学报
2023, 43(11): 1117001
Author Affiliations
Abstract
1 Guangdong-Hong Kong-Macao Joint Laboratory for Intelligent, Micro-Nano Optoelectronic Technology, School of Physics and Optoelectronic Engineering, Foshan University, Foshan 528225, P. R. China
2 Department of Biomedical Engineering, Peking University, Beijing 100081, P. R. China
The study of circulating cells in the blood stream is critical, as it covers many fields of biomedicine, including immunology, cell biology, oncology, and reproductive medicine. In-vivo flow cytometry (IVFC) is a new tool to monitor and count cells in real time for long durations in their native biological environment. This review describes two main categories of IVFC, i.e., labeled and label-free IVFC. It focuses on label-free IVFC and introduces its technological development and related biological applications. Because cell recognition is the basis of flow cytometry counting, this review also describes various methods for the classification of unlabeled cells, including the latest machine learning-based technologies.
In-vivo flow cytometry label-free cell classification 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2023, 16(3): 2330005

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!