扩散光学成像技术在生物医学领域有着广泛的应用。相较于磁共振成像（MRI）、计算机X射线断层扫描（CT）、正电子发射断层扫描（PET）和超声成像等成像方式，扩散光学成像利用经组织吸收和散射的扩散光进行成像，可无创、无标记、宽场、定量测量氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、血氧、水分、脂质、黑色素等成分浓度和组织功能信息，在安全性、特异性和系统成本等方面有明显优势。本文介绍了扩散光学成像的基本原理，包括光与组织的相互作用和光传播模型，并总结扩散光学成像的相关方法和应用，包括脉搏血氧术、漫射光谱、扩散光学层析成像、荧光分子层析成像和空间频域成像，并对它们的未来发展进行了展望。

激光散斑衬比血流成像（LSCI）是一种利用激光散斑强度的时空统计特性来实现活体组织血流监测的全场光学成像技术，在临床诊断和生命科学等研究领域具有重要的应用价值。本文在介绍LSCI基本原理的基础上，重点对高信噪比LSCI、高分辨率LSCI、高精度LSCI、大成像深度LSCI和新型LSCI系统等关键技术及其应用的研究进展进行综述。首先，综述了各向异性滤波、特征值分解和变换域滤波的高信噪比LSCI技术，并总结了以运动伪影校正、失焦模糊校正和非均匀光强校正为目标的高分辨率LSCI技术的研究现状；然后，以实现高精度LSCI为目标，从静态散射光校正、定量LSCI技术和新型散斑衬比成像算法等方面阐述了高精度LSCI技术的研究进展；最后，总结大成像深度LSCI技术的发展现状与进展，介绍新型LSCI系统及其应用的最新研究成果，并对LSCI技术未来的发展方向和应用功能拓展进行总结和展望。

临床上诊断消化道早期癌症主要依赖于电子内镜活检术，但是其诊断周期长。细胞内镜是一种具有超高放大倍率的内窥镜，配合术中染色可以直接在体内观察到病灶的细胞核等病理结构。为了使内窥镜医生能够在术中更准确地分析细胞核病理特征，基于已研制的高倍率细胞内镜系统在猪食管黏膜组织上开展了细胞核染色及分割方法研究。利用1%浓度的甲苯胺蓝水溶液对猪食管黏膜进行细胞核染色，并成功在细胞内镜显微成像模式下观察到染色的细胞核。在此基础上，采用深度学习方法训练了细胞核分割模型，有效实现了染色细胞核的分割提取，分割准确度达到了99.23%，特异性达到了99.54%，敏感性达到了84.37%，Dice系数达到了0.813 8，为细胞内镜的AI辅助诊断算法研究奠定了基础。

组织固有荧光光谱定义为未受生物组织吸收、 散射作用影响的荧光光谱, 能够直接反映组织微观结构和生物化学性质信息。 为了减少吸收和散射特性对组织荧光光谱的干扰, 从实测的组织荧光光谱中复原更能反映组织荧光特性的组织固有荧光光谱, 搭建了基于光纤探头的组织光谱测量系统, 实现生物组织相同位置处的荧光光谱和漫反射光谱测量。 提出运用扩散理论从实测的漫反射光谱中提取组织生理参数, 包括组织中血液体积分数、 血氧饱和度、 黑色素含量以及波长500 nm处约化散射系数和瑞利散射在总散射中的比例, 进而计算可见波段范围内的组织光学参数； 然后, 根据组织光学参数和实测的漫反射光谱, 从实测的荧光光谱中复原得到组织固有荧光光谱。 进行临床试验验证, 采集受试者皮肤组织荧光光谱与组织漫反射光谱, 并复原皮肤固有荧光光谱。 通过复原得到的固有荧光光谱反映人体皮肤糖基化终产物积聚量, 并最终用于糖尿病无创筛查。 结果显示, 分别使用实测的荧光光谱和复原得到的固有荧光光谱用于糖尿病筛查时, 在特异性水平同为75%时, 敏感性分别为69%和90%。

800 mm 芯径低氢氧根光纤传输自由运转钬激光脉冲爆炸式汽化光纤端面的水形成汽化泡，汽化泡闭合时会辐射振荡波信号。不同激光参数条件下汽化泡形貌和运动状态有差异，导致辐射振荡声波的个数、强度、谐振周期、声学频率等特性参数不同。为研究不同脉宽对声信号的影响，搭建了声信号测量系统，通过示波器分析计算振荡波声学信号特征参数。结果表明电源电压为1000 V、频率为5 Hz、电源脉宽为0.7~1.6 ms的条件下，随着脉宽增加，声压值整体上先升高但存在多个拐点，达到峰值1.01 MPa后呈现下降趋势，但第一个声学信号频率总体呈下降趋势且最大值为400 Hz。高能量、短脉宽的钬激光脉冲能诱导高强度、多个数、短周期、高频率的振荡波信号。

为了消除或缓解光学相干断层成像方法中散斑等噪声对OCT 图像像质退化的影响，提出了基于波原子阈值去噪算法。波原子变换是一种新型的二维多尺度变换，且满足曲线波的抛物比例尺度关系和各向异性征；波原子适用于模式的任意局部方向，能够对轴方向的各向异性模式稀疏展开。本文利用波原子阈值去噪算法，对人眼眼底组织和手指指尖皮肤的OCT 图像进行降噪处理，并与传统的小波阈值算法和快速曲波算法对OCT 样品图像去噪效果进行对比分析。结果表明，基于波原子阈值去噪方法能够有效地抑制OCT 图像散斑噪声，并能保持图像边缘细节特征。

将光学相干层析成像系统采样臂的光纤与聚焦系统和被测样品作为一个整体来模拟光学相干层析成像信号的形成机理.通过追迹采样光束中每一光子在聚焦系统和被测样品中的随机传输轨迹,来决定该光子对光学相干层析成像信号是否有贡献及贡献大小.对样品IntralipidTM的模拟结果与实验结果表明：1）高散射系数和弱前向散射是引起光学相干层析成像信号随测量深度增加迅速减弱的主要原因;2）对于确定的聚焦系统,光纤的数值孔径有一最佳取值范围.数值孔径太小,则光学相干层析成像信号很弱；数值孔径超出这一范围继续增大,光学相干层析成像信号变化很小.3）当光纤的光轴偏离聚焦系统的光轴h距离时,光学相干层析成像信号随h的增加而减弱.

感染源于免疫功能低下。在流行性感冒所发生的局部免疫上,鼻腔内的细胞和组织发挥着重要作用。寒冷导致的鼻腔内血管明显的收缩使得普通感冒症状出现的可能性增大,鼻腔免疫功能的化学或生物增强可以增强对流感的抵抗能力。低强度激光鼻腔内照射可以康复鼻腔内的免疫功能。将相关现象和鼻腔内低强度激光照射疗法（ILILT）机理进行整合,用于支持ILILT对新型甲型H1N1病毒流感的预防和康复。