在光学相干层析血流造影（OCTA）系统的实际应用中，高质量数据的采集受到多种因素的干扰，如屈光调节、扫描区域移动、动态成像过程中受试对象眼睛状态波动等。笔者构建了一种基于图像处理单元（GPU）的OCTA数据实时处理框架，使用C++和CUDA开发系统软件，实现了逆信噪比-复值退相关光学相干层析血流造影（ID-OCTA）的实时信号处理与图像显示，线处理速度达到了365 kHz。同时，通过闪烁光刺激诱发小鼠视网膜功能性充血实验，证明了本研究实现的OCTA投影图像实时显示功能有助于操作人员调节系统，监测受试对象的状态，从而提高数据采集成功率。

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。

基于光学多普勒效应的无创血流测量技术具有实时性、无需介质、非侵入式等性质, 在临床医疗等领域存在着极大价值与应用前景。目前光学无创血流测量技术主要有激光多普勒血流测量技术、光学相干层析多普勒成像技术和光声多普勒血流测量技术。对这3种技术进行了原理分析, 简述了其研究现状, 并对这些新型技术的未来和发展进行了展望。

将扩散干涉光谱（iDWS）技术与光外差检测方法和扩散散斑衬比分析方法相结合，提出了一种扩散相干散斑成像检测方法，并搭建了实验系统。该系统能有效地提高无创检测局部脑血流量（rCBF）的信噪比和检测精度，仿体流速实验结果表明，其相对血流指数与实际流速具有较好的线性度，在源-探距离为6~12 mm范围内线性相关系数均值为0.9881±0.0005。该检测方法可以区分不同目标区域的流速变化，管径为4.8 mm时相对误差为2.04%，结合血管管径测量方法可实现流速和流量的有效监测。通过在体实验和袖带加压实验，证明系统可以检测到活体rCBF的流速信息，且在有效测量流速范围内有较好的检测准确度。

激光散斑对比成像(LSCI)是一种以宽视场方式监测血流速度的非扫描光学成像技术。LSCI技术具有高时间-空间分辨率、快速实时成像、非接触式、仪器结构简单、无需造影剂等优势。本文简要介绍了LSCI的基本原理，概述了反射式LSCI和透射式LSCI两种结构，综述了LSCI在皮肤血流、大脑皮层和视网膜血流等生物医学应用中的最新研究进展，并对其发展前景做了进一步展望，为血流监测提供理论依据和实践指导。

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。

散斑血流灌注成像是一种利用红细胞对激光的散射特性监测血流灌注信息的医学成像技术。同传统血流灌注监测方法相比，其具有实时显像、分辨率高、成本低、无需造影剂等优点，尤其在体表血流监测方面独具优势。简述了散斑血流灌注成像的基本原理，总结了其技术进展及在眼底血流、脑血流、体表微循环监测及肿瘤血流灌注监测几个方面的应用，并介绍了其在监测鸡胚肿瘤血管新生方面的新应用。

激光热疗是多种眼底视网膜疾病的首选疗法。然而，激光参数选取不当造成的感光细胞损伤概率可达50%以上。构建准确的全眼三维传热模型可为临床医生选取激光参数提供依据。为此，本团队基于真实眼球结构建立了全眼宏观传热模型，通过数值模拟分析了人眼外部环境、眼前部组织吸收和脉络膜血流灌注对激光手术过程中眼底温度分布的影响。结果显示：角膜与环境间的对流换热会导致眼球温度发生变化，但对眼底手术的影响较小；在临床常用的450～900 nm波段内，不考虑眼前部组织对激光能量的吸收时，眼底各层温升误差可达24%；脉络膜血流灌注项对激光手术中眼球温度分布的影响主要取决于脉宽，经瞳孔温热疗法下考虑和忽略脉络膜血流灌注效应时眼底温升分别为11.54 ℃和21.15 ℃，计算误差可达83%。

提出一种集成手术显微镜的术中光学相干血流造影系统(iOCTA)来实现术中眼底视网膜血流灌注的动态监测。通过光学相干断层扫描血管造影(OCTA)系统的光路与商用手术显微镜的助手镜的成像光路耦合，实现显微镜-OCTA的系统集成，这种简捷的耦合方式便于现有手术显微镜的功能升级。采用基于逆信噪比和去相关的光学相干血流运动造影(ID-OCTA)算法，实现高信噪比的眼底微血管成像。利用该系统实现了活体兔眼的术中眼底血流灌注成像，揭示了血流灌注随眼内压的时空动态演变过程，发现急性高眼内压(60 mmHg；1 mmHg＝133.32 Pa)将导致血流灌注密度值在短时间内降低至基线值的20%以下。所研制的iOCTA系统有望实现眼科手术中眼底血流灌注的实时监测，有助于外科医生客观评价手术过程和预测术后效果。

激光散斑衬比成像(LSCI)技术广泛应用于大视场的组织表层血流成像,当需要实时在体监测生物体深层组织或腔内组织的血流分布及变化时,将LSCI与内镜成像技术结合是解决LSCI成像深度问题的有效途径。为此,搭建了商用腹腔镜LSCI成像系统,并对微流体仿体和兔子大肠进行成像。实验结果表明,所搭建的系统可以校正静态散射以及消除系统噪声对散斑衬比度的影响,利用单次曝光下的散斑衬比测量值可以实现血流的定量监测,该商用腹腔镜LSCI成像系统将具有重要的临床应用潜力。