作者单位
摘要
1 南开大学现代光学研究所,天津 300350
2 应用光学国家重点实验室,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
3 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室,天津 300350
4 汕头市中心医院乳腺疾病诊疗中心,广东 汕头 515041
5 汕头市中心医院临床医学研究中心,广东 汕头 515041
三次谐波源于强脉冲激光照射样品时产生的三倍频光响应,可对生物组织实现无标记、亚细胞量级分辨率、近乎实时的成像。通过与二次谐波信号和双/三光子荧光信号相结合,三次谐波显微成像可在肿瘤术中揭示肿瘤组织的典型病理特征信息,比如细胞增生与血管增生等,从而为医生判断肿瘤边界进而做出肿瘤组织彻底切除与否的决策提供实时帮助。本文阐述了三次谐波显微成像的基本原理,讨论了它在肿瘤术中诊断方面的应用,探讨了基于三次谐波的小型化便携术中诊断仪器,并总结了三次谐波内窥成像的发展现状,这些内容的讨论有望推动三次谐波成像技术的临床化。
医用光学 三次谐波成像 无标记成像 肿瘤诊断 小型化 内窥成像 
中国激光
2024, 51(3): 0307101
杨旭 1,2冉悦 1,2周伟 2徐宝腾 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),江苏 苏州 215163
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所,江苏 苏州 215163
单像素成像技术以其较强的弱光探测能力和较宽的工作波段在生物医学成像领域有着广阔的应用前景。通过将单像素成像技术与内窥成像技术相结合,提出两种腹腔镜全彩单像素内窥成像技术方案:一种是RGB三色光源方案将颜色和空间信息分别按时序分配给照明和检测双方,另一种是白光光源方案通过三个探测器同时采集颜色和空间的信息。搭建了两种腹腔镜全彩单像素内窥成像系统,设计了模块化的单像素相机,以多色彩条和肠道模型为成像目标,通过实验从峰值信噪比、结构相似度和成像速度等方面,系统量化分析了两种全彩单像素内窥成像系统的技术指标。实验结果表明,两种方案峰值信噪比和结构相似度接近,而白光光源方案成像速度更快,可以适配各种腹腔镜进行内窥成像,为推动单像素成像在内窥成像领域的应用提供了理论指导。
单像素成像 内窥成像 单像素相机 全彩成像 single-pixel imaging endoscopic imaging single-pixel camera full-color imaging 
红外与激光工程
2023, 52(10): 20230077
张璇晔 1,2朱疆 1,2,*
作者单位
摘要
1 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院,北京 100192
2 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室,北京 100192
光学相干层析成像(OCT)技术是一种无标记的三维成像技术,具有分辨率高、成像速度快等优点。内窥成像是OCT技术的一个重要应用,它能够通过微型探头和内窥导管获得在体组织的三维图像。内窥OCT成像克服了超声成像分辨率较低和共聚焦成像穿透深度不足的缺点,成为临床诊断不可或缺的成像工具。本文首先介绍了内窥OCT成像的原理和系统结构,然后总结了内窥OCT探头的发展,重点讨论了内窥OCT技术的最新进展及其在生物医学领域的应用。
医用光学 光学相干层析成像 内窥成像 微型探头 内窥导管 
中国激光
2023, 50(21): 2107103
作者单位
摘要
南昌大学物理与材料学院,江西 南昌 330031
小肠肠道发病原因隐匿并且小肠存在大量褶皱,大景深光学系统有利于在诊断过程中获得更多的病理信息,而目前市面上的胶囊内窥镜光学系统景深较小。所提胶囊内窥镜光学系统在保证一定分辨率的同时,还可在7~100 mm大景深范围内有效成像。该系统视场角为100°,F数为5,在全视场范围内调制传递函数均大于0.35(在125 lp/mm频率处),在与之搭配的OV9734成像芯片上能够满足成像要求。并对该光学系统进行了公差分析,结果表明其在可加工范围内能满足常规生产与装调。
成像系统 内窥镜成像 医用光学 大景深 光学设计 
激光与光电子学进展
2023, 60(20): 2011002
朱润泽 1†徐飞 *†
作者单位
摘要
南京大学现代工程与应用科学学院,江苏 南京 210093
多模光纤内部的模式特性使其包含丰富的时空域信息。基于时空域信息提取的多模光纤成像作为一种新兴的光纤成像方法,具有器件尺寸小、分辨率高、信息容量大、侵入损伤小等优势,具备成为新一代高分辨率、低损伤内窥镜的潜力。本文总结了多模光纤成像的基本方法和相关进展,并介绍了机器学习与多模光纤成像结合的相关工作。此外,面向多模光纤成像的实际应用,讨论了动态干扰下多模光纤成像的方法和相关进展以及多模光纤成像在成像性能和质量上的不足。最后对多模光纤成像进行总结并加以展望。
光纤成像 多模光纤 时空域信息 散斑成像 内窥成像 机器学习 
激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106011
作者单位
摘要
1 华北电力大学电子与通信工程系,河北 保定 071003
2 华北电力大学河北省电力物联网技术重点实验室,河北 保定 071003
在光声内窥成像中,不均匀或不稳定的照明,以及生物组织的复杂光学特性均会导致成像平面内光通量分布不均匀,从而造成重建图像质量和成像深度的下降。提出了一种校正光通量变化的定量光声内窥成像方法,对光吸收能量分布进行稀疏分解,采用贪婪算法重构得到光吸收系数和光通量的稀疏表示,并通过稀疏矩阵分解实现光吸收系数与光通量分布的联合重建。仿真和体模实验结果表明,与一步法和基于模型的定量重建方法相比,采用所提方法估算光吸收系数的均方根误差(RMSE)可降低约48%,重建图像的归一化平均绝对距离(NMSAD)和结构相似度(SSIM)可分别降低约25%和提高约24%。与其他校正光通量的重建算法相比,所提方法估计光吸收系数的RMSE可降低约22%、NMSAD可降低约20%、SSIM可提高约10%。
成像系统 图像重建技术 光声成像 内窥成像 光吸收系数 光通量 定量成像 
光学学报
2023, 43(1): 0111001
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 之江实验室类人感知研究中心, 浙江 杭州 311100
3 长春理工大学 机电工程学院, 吉林 长春 130022
4 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
光学成像技术具备高分辨、多尺度、多维度、易集成以及低辐射等优势,在生物医学领域发挥重要的作用。在内窥镜领域,如何进行内窥图像信息的获取、处理及可视化是光学成像技术要解决的核心问题,在医学临床中获取内窥镜所观察部位的跨尺度图像有利于医师对于患者病情的诊断以及提升术中操作的精确程度。本文从跨尺度光学成像技术在内窥镜领域的应用入手,重点阐述了目前内窥镜临床中用于获取跨尺度图像的光学系统类型,包括跨尺度变焦光学系统、光纤扫描成像系统、多通道成像系统等,说明了这些跨尺度光学内窥镜系统如何获取跨尺度图像,并对跨尺度光学成像在内窥镜领域的未来发展做了展望。
内窥镜成像 跨尺度成像 光学变焦 扫描成像 多通道成像 endoscopic imaging trans-scale imaging optical zoom scanning imaging multichannel imaging 
中国光学
2022, 15(6): 1287
Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic and Information Engineering, Harbin Institute of Technology (Shenzhen), Shenzhen 518055, China
2 International Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China
3 Shenzhen Vivolight Medical Device & Technology Co., Ltd., Shenzhen 518055, China
4 State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710119, China
5 Department of Electrical and Electronic Engineering, The University of Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong, China
6 Advanced Biomedical Instrumentation Centre, Hong Kong Science Park, Shatin, New Territories, Hong Kong, China
Current gradient-index (GRIN) lens based proximal-driven intracoronary optical coherence tomography (ICOCT) probes consist of a spacer and a GRIN lens with large gradient constant. This design provides great flexibility to control beam profiles, but the spacer length should be well controlled to obtain desired beam profiles and thus it sets an obstacle in mass catheter fabrication. Besides, although GRIN lens with large gradient constant can provide tight focus spot, it has short depth of focus and fast-expanded beam which leads to poor lateral resolution for deep tissue. In this paper, a type of spacer-removed probe is demonstrated with a small gradient constant GRIN lens. This design simplifies the fabrication process and is suitable for mass production. The output beam of the catheter is a narrow nearly collimated light beam, referred to as pencil beam here. The full width at half maximum beam size varies from 35.1 μm to 75.3 μm in air over 3-mm range. Probe design principles are elaborated with probe/catheter fabrication and performance test. The in vivo imaging of the catheter was verified by a clinical ICOCT system. Those results prove that this novel pencil-beam scanning catheter is potentially a good choice for ICOCT systems.
optical coherence tomography endoscopic imaging intravascular imaging fiber optics imaging 
Opto-Electronic Advances
2022, 5(3): 200050
吴琼 1,2周伟 1徐宝腾 1,3刘家林 1,**[ ... ]熊大曦 1
作者单位
摘要
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
2 上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200444
3 中国科学技术大学生物医学工程学院, 安徽 合肥 230026
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。
医用光学 散斑衬比 血流监测 内窥成像 静态散射 
光学学报
2022, 42(7): 0717001
韦赢兆 1袁钘 1蓝公仆 2,3,4黄燕平 2,3,4[ ... ]许景江 2,3,4,*
作者单位
摘要
1 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院, 广东 佛山 528200
2 佛山科学技术学院物理与光电工程学院, 广东 佛山 528200
3 佛山科学技术学院粤港澳智能微纳光电技术联合实验室, 广东 佛山 528200
4 广东省“珠江人才计划”引进创新创业团队, 广东唯仁医疗科技有限公司, 广东 佛山 528000;
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 天津恒宇医疗科技有限公司, 天津 300000
7 哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
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
心血管疾病现今已成为人类健康的头号杀手,发展高分辨的腔内影像技术有助于心血管疾病的精准诊疗。光学相干层析成像(OCT)技术具有非接触、非侵入、高分辨率且成像速度快的优点,对心血管疾病的治疗可起到关键性指导作用。首先描述了近年来中国冠脉介入手术持续增长的状况,分别介绍了OCT、内窥OCT以及心血管OCT的研究发展和应用情况,详细综述了心血管OCT在学术研究和商业转化方面的发展进程,阐述了心血管OCT在冠脉斑块临床诊断中的重要作用以及对支架手术及预后的指导性作用。最后对未来心血管OCT的发展前景作出了展望,并总结了心血管OCT的重要应用价值。
医用光学 光学相干层析成像 心血管成像 生物医疗成像 光纤光学成像 内窥成像 
激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2400002

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