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中国激光 2018年第02期杂志 文档列表

“生物医学光子学新技术及进展”专题前言1-2

摘要：生物医学光子学已成为多学科交叉和高速发展的领域，也是生命科学和医学成像等重要学科前沿领域研究的重要组成部分。生物医学光子学作为一门新兴的交叉学科，近年来的发展已经渗透到生物物理、生物化学、分子生物学和细胞生物学等生命科学的前沿领域，成为与人类医疗健康息息相关的重要研究手段。目前的一些研究热点也得到了高度关注和迅速发展。《中国激光》在2018年第2期、第3期适时推出“生物医学光子学’’专题栏目，得到了本领域专家学者的积极响应。本专题共收到投稿94篇，最终接收综述论文31篇、研究论文17篇。

专题组稿专家-F0002

摘要：张镇西，博士、教授、博导，现任生物医学分析技术及仪器研究所所长、福建泰普一西安交通大学生物医学分析仪器研究中心主任。曾五次在德国斯图加特大学、放射与环境保护研究所（慕尼黑）、洪堡大学医学院肿瘤医院（柏林）、威廉港应用大学和吕贝克应用科技大学从事科学研究。研究方向为生物医学光子学影像与光谱分析技术、光生物物理学与生物光量子调控技术。

中国激光杂志“生物医学光子学新技术及进展”专题

植入式生物医疗光电子器件与系统3-34

摘要：植入式电子信息设备已成为生物科学研究及医疗临床应用不可缺少的工具。以植入式光电子器件与系统为主题,介绍了面向生物医疗的各种植入式无源器件和有源器件的材料制备、工艺集成和可植入化策略,分类介绍了植入式光电子器件的能量信息传输方式;并从生物医学的研究和应用入手,介绍了具有代表性的植入式光电子系统。较为全面地阐述了现有的方法和技术,并结合实际应用和生物相容等需求,分析总结了各种技术方案的特点及其未来的发展趋势和面临的挑战。

实时拉曼光谱分析技术及其在临床早期癌症检测中的应用35-49

摘要：拉曼光谱分析技术可以在分子水平上研究物质分子结构和生化组成信息,具有快速、准确、无创（或低创）等优点,已成为临床早期癌症检测和组织病理生理分析的重要工具。近年来,激光技术、光纤探测器件和光电检测技术的发展,不仅极大促进了新型拉曼光谱分析仪器与技术的研发,更进一步扩展了其临床应用的广度和深度,彰显出其独特的科学内涵与应用价值。对临床拉曼光谱分析技术的理论基础进行了阐述,归纳总结了临床快速拉曼光谱分析集成系统设计思路。在此基础上,以作者相关研究工作为例,探讨了拉曼光谱分析技术在临床癌症早期检测与病理分析中的应用特点,为推动相关基础研究及技术创新提供有益参考。

血糖监测系统的研究进展50-66

摘要：糖尿病是一种以高血糖为特征的代谢障碍性疾病,是21世纪人类最需要重点解决的健康问题之一。因为降糖类药物的使用剂量需要根据血糖水平随时进行调整,所以血糖监测成为了糖尿病护理最重要的组成部分。经过半个多世纪的研究,大量的葡萄糖传感器被开发出来,不同的检测方法相继得到发展。通过梳理整个血糖监测系统的发展过程,阐述各类葡萄糖传感器的技术方案和特点,针对研究现状及存在问题进行总结讨论,并对未来的机遇与将要面对的挑战进行了展望。

并行谱域光学相干层析成像技术的研究进展67-75

摘要：介绍了并行谱域光学相干层析成像（PSD-OCT）技术,重点报道了丁志华课题组在PSD-OCT的方法与系统研制方面取得的研究进展,包括基于全局优化的大视场PSD-OCT系统、基于复干涉信号与相位信息的真伪缺陷识别方法及基于空间光谱编码与重叠数据互相关算法的运动伪影校正方法。利用所建立的PSD-OCT系统,可实现玻璃表面及内部缺陷的检测,避免伪缺陷的误判。通过引入空间光谱编码单元,该系统还可校正非受控运动。

生物组织黏弹性激光散斑检测方法研究进展76-85

摘要：生物组织的黏性和弹性在许多疾病发生和发展的过程中会发生改变,因此检测生物组织黏弹性对疾病诊疗具有重要意义。基于此,介绍了基于激光散斑技术的生物组织黏弹性测量方法。从弹性波调制下的激光散斑衬比变化,布朗运动下的光强自相关函数和低频交变应力作用下的散斑位移3个方面,分别介绍生物组织黏弹性激光散斑检测的理论基础和研究现状。

激光散斑衬比血流成像技术研究进展86-95

摘要：激光散斑衬比血流成像技术是在动态光散射理论及近似模型的基础上,通过分析散斑强度空间或时间起伏特性,实现活体组织中血流成像的技术。该技术具有成像面积大、速度快、分辨率高等优点,在生物医学成像研究及临床诊断中应用广泛。研究人员针对激光散斑成像技术的理论模型、成像方法与应用进行了大量研究。综述了近年来激光散斑成像方法及应用方面的主要进展,并针对提高激光散斑衬比成像分辨率、对比度、成像深度和定量能力进行了讨论。同时对该方法在眼科、微循环、脑科学、皮肤科及术中监测等各领域的应用进行了总结。

肿瘤微环境响应的智能纳米载体在肿瘤光动力治疗中的应用107-117

摘要：光动力治疗是基于微创的新型肿瘤治疗方法,利用光敏剂吸收外源可见-近红外光光能促使光敏剂与分子氧反应,产生高活性光化学产物——活性氧物质,诱导肿瘤细胞凋亡或坏死,具有低免疫原性、低成本、高选择性等特点,已成为癌症治疗基础研究与临床转化的新热点。然而,实体肿瘤内微环境因子导致的光动力治疗效果下降及肿瘤细胞耐受等问题,阻碍了光动力治疗的发展与临床医学应用。随着纳米技术与生物医学工程等交叉领域的快速发展,以及对肿瘤微环境的深入研究,利用肿瘤微环境因子设计的智能响应性纳米载体用于癌症的诊断与协同治疗近年来受到广泛关注。基于此,综述了肿瘤环境响应的智能化纳米载体系统在肿瘤光动力治疗中的最新研究进展,为肿瘤的光动力治疗提供参考与新的研究思路。

生物细胞定量相位测量与恢复方法研究进展118-132

摘要：细胞定量相位测量与恢复方法采用免标记非干预式的检测手段，实现静态及动态生物样本空间形态的定量重构，为细胞动力学过程中复杂生物物理信息的可视化检测提供了实现条件。重点介绍同步相移式、数字全息式和流体聚焦式等新型动态生物细胞相位检测技术，同时简要综述同轴干涉与离轴干涉式的传统静态细胞相位检测技术的发展。对各种方法的采样速率、成像分辨率、细胞检测精度等关键参数进行比较，阐明不同测量方法适用的生物信息检测类型及应用领域，同时介绍动态与静态细胞相位检测中对应各类相位恢复方法的特点与发展。

双光子荧光寿命成像在肿瘤诊断研究中的应用133-146

摘要：双光子荧光寿命成像技术在对生物组织进行高分辨三维成像的同时能获得生物组织的生化特性信息,实现结构和功能的精细定量表征,为生物组织的非侵入、无标记、活体成像提供了一种强有力的工具。该技术在肿瘤检测方面具有广阔的临床应用前景,已成为当前生物医学领域研究的热点之一。首先简要介绍了双光子荧光寿命的概念和常用检测方法;其次,结合课题组开展的胃癌和神经胶质瘤诊断等相关研究成果,详细介绍了双光子荧光寿命成像技术在消化道肿瘤、脑肿瘤及皮肤癌等肿瘤检测方面的最新研究进展;最后展望了该技术在未来临床应用中的潜在优势和可能面临的挑战。

傅里叶域光学相干层析成像技术的研究进展147-157

摘要：光学相干层析成像（OCT）可以实现生物组织内部微观结构的实时、高分辨率、三维成像,在临床诊疗与基础科学研究领域得到了广泛的应用。近年来,得益于光源与探测技术的发展,傅里叶域OCT已经成为OCT的主流模式,尤其推动了OCT微血管造影等功能成像技术的发展。以傅里叶域OCT为重点,回顾了OCT的工作原理,阐述了系统主要的性能参数及其影响因素,介绍了傅里叶域OCT在成像量程、成像速度以及功能成像方面的现状并对OCT的研究作了展望。

超灵敏原子磁力计在生物磁应用中的研究进展158-170

摘要：生物体产生的生物磁场信号携带有重要的生物电生理和病理信息,通常用超导量子干涉器件探测这些生物磁。随着原子磁力计发展到飞特斯拉水平,作为一种超灵敏磁场探测器,超灵敏原子磁力计在生物磁的测量和研究中扮演一个非常重要的角色。简要介绍了生物磁场信号来源及其特性,超灵敏原子磁力计的物理机制和分类,以及超灵敏原子磁力计在心磁、脑磁和神经科学等生物磁场测量领域的应用,展望了超灵敏原子磁力计在生物医学领域的应用与发展。

基于稀土上转换发光纳米平台的光动力抗菌疗法的研究进展171-179

摘要：稀土上转换发光纳米颗粒（UCNPs）可将近红外光转化为紫外可见光,能有效解决光动力抗菌疗法（PACT）中组织穿透深度小、治疗效率低的问题。综述了基于稀土上转换发光纳米平台的光动力抗菌疗法的研究进展,并对新型联合抗菌平台的开发及其在临床上的应用进行了展望。

多光子显微技术在医学诊断中的应用180-190

摘要：多光子显微（MPM）技术通过探测由飞秒激光与生物组织内在成分相互作用而产生的双光子激发荧光和二次谐波等光信号,可实现对组织的无损、非标记成像。MPM具有对组织微结构灵敏度度和可实现高空间分辨成像、对生物组织杀伤性低和成像深度深、能够获取组织的生化信息等优点,在疾病诊断中具有很大的应用潜力。简要介绍MPM的基本原理,总结其在消化道肿瘤、皮肤疾病,以及角膜疾病诊断中的应用,并对MPM的发展前景进行展望。

激光光谱技术在呼吸气体分析中的发展与未来191-199

摘要：呼吸气体分析技术在疾病诊断和代谢监测方面无创性、实时性的优势使其成为一个颇具前途的研究领域,也是未来新型诊断仪器的发展方向。目前大多呼吸生物标志物的检测和定量分析均采用气相色谱-质谱联用技术。近几年来,激光光谱技术和激光光源的发展加速推进了呼吸气体分析研究的进展。与质谱技术相比,激光光谱技术不但具有高灵敏度、高选择性的优点,而且具有低成本、实时性及即时检测（POCT）的功能特点。目前,在已确定的35种呼吸生物标记物中,研究人员采用可调谐半导体激光吸收光谱、光腔衰荡光谱以及光声光谱技术进行了多种呼吸生物标记物人体呼吸气体实验,其相应生物标记物的光谱＂指纹＂涵盖了从紫外到中红外的光谱范围。

基于sCMOS相机的超分辨定位成像技术200-207

摘要：超分辨定位成像是一种代表性的超分辨成像技术,弱光探测器是该技术不可或缺的组成部分。和传统的串行输出EMCCD相机相比,并行输出sCMOS相机具备成像视场大、成像速度快和读出噪声低等优点,为超分辨定位成像带来了新的机遇,可在视频速率成像和大视场成像中取得明显成效。基于sCMOS相机的超分辨定位成像技术面临着高速相机带来的海量数据,需要解决数据传输、存储和计算等多环节的问题。从超分辨成像技术及相机的发展着手,讨论了基于sCMOS相机的超分辨定位成像技术的发展现状以及面临的机遇与挑战。

高光谱成像技术在生物医学中的应用进展208-217

摘要：高光谱成像技术（HSI）是将成像技术和光谱技术相结合的多维信息获取技术,具有图谱合一的重要特征。通过HSI获得的空间分辨光谱成像提供了关于组织生理学,形态学和组成的诊断信息。HSI是医学应用的新兴成像模式,在生物医学领域,特别是在疾病诊断和图像引导手术中,具有极广阔的应用前景。介绍了HSI的基本原理、系统的基本构成及特点,总结和阐述了近年来HSI在生物医学领域的发展及其在疾病诊断和手术指导中的应用进展。指明该技术领域今后的重点研究方向,并对其发展前景进行了分析和展望。