光声成像技术在生物医学中的研究进展

生物医学电阻抗成像技术

第一章绪论 进入21世纪，生物医学工程迅猛发展，如何将先进的科学技术用于人体医学检查及各项机能测试，从而提高人类对疾病的早期预防和治疗，增强机体功能、提高健康水平一直是人们共同关心的问题。因此，人们对医学检测手段的要求越来越高，检测方式已从人工主观检测发展到现在的主客观相结合。特别是医学影像技术的出现，使疾病的诊断更加客观和准确。然而，通过医学实践可以发现单一形态影像诊断仪器不能满足疾病早期诊断的需要，形态和功能相结合的新型检测系统是医学发展的需要，形态和功能相结合的新型检测系统是医学发展的需要。向功能性检查和疾病的早期诊断发展，向疾病的康复和愈合评价延伸，正是现代医学发展所追求的目标。 电阻抗成像（Electrical Impedance Tomography,EIT）技术，是以生物体内电阻抗的分布或变化为成像目标的一种新型无损伤生物医学检测与成像技术。它通过对生物体外加一定的安全激励电流，测得生物体表面电压信号来重构生物体的阻抗分布。由于生物组织阻抗特性差别显著，因而电阻抗成像结果明显。利用EIT技术，可以显示生物体组织的阻抗分布图像、阻抗随频率变化的图像、生物体器官生理活动（如呼吸、心脏搏动）时阻抗变化图像。由于采用外加安全电流激励，是非侵入检测技术，且是功能成像技术，在研究人体生理功能和疾病诊断方面有重要的临床价值。它具有简便、无创廉价的优势，可作为对病人进行长期、连续监护的设备，对疾病的早期预防、诊断、治疗及医疗普查都具有十分重大的意义，一直受到众多研究者的关注。 第一节医学影像技术概况 医学影像技术是用各种成像装置采集人体内部解剖学、生理学、病理学和心理学的信息，并实现可视化的科学。医学影像技术涉及物理学、生物学、医学、电子信息技术等多科学领域，是典型的跨学科

光声成像开始走向临床

光声成像开始走向临床 Mike Hatcher Editor in Chief of https://www.360docs.net/doc/f05120509.html, 光声成像开始逐步应用到临床患者的身上，这项技术将对临床医学成像，如从早期肿瘤检测到神经学和无标记组织学研究都将产生革命性的影响。 在今年夏初召开的2012国际光学和光子学会(SPIE)欧洲光子学会议上，来自华盛顿大学(St. Louis)的光声成像先驱科学家汪立宏在大会主题发言中传递出以上振奋人心的信息。在一个热点论坛中，汪立宏给众多的听众描述了光声成像的最新进展，包括光声成像在乳腺癌和黑色素瘤人体体内实验的应用情况。 该项技术被认为将来有可能替代传统的扫描方法如磁共振(MRI)和基于X射线的断层扫描方法。光声断层技术(PA T)的优点包括它是非离子化的技术，不需要生物标志物，以及具有极高的分辨率、实时扫描等，因此可以显示一些常规扫描设备遗漏的细微结构。光声成像一个主要的局限性在于它的成像深度，但是该局限性也正在被逐步克服，现在它的成像穿透深度可以达到7厘米。 按照汪教授的说法，光声成像的一个较大优势在于它的可延展性，从单个细胞、直到整个器官、再到小动物的整个身体都可以实施光声成像。由于显微成像和宏观成像不太可能使用相同的造影剂，所以不可能做到观察成像的延展性。但是因为光声成像在各个层次都使用相同的造影剂，所以它可以在各个层面上使用。 光产生声 实际上最早描述光声原理的是电话发明人贝尔，根据光声的简单原理，他搭建了最早的一部“光电话”。现在的光声成像系统一般使用纳秒级的激光脉冲照射到检测部位上，该部位受热并发生膨胀。热膨胀产生声学信号，由此可以以超声波的形式来进行接收，重建之后产生的图像可以显示出靶部位内部光学吸收的分布情况。 汪教授使用不同位置的三个人听到雷声的例子来做比喻，雷声最初在一个点产生，通过三角测量可以将雷声产生的点进行定位。在光声成像中，通过在数百个位置点和多个方向检

医学影像技术名词解释

名词解释 第一篇总论 1.穿透作用：是指X线穿过物质时不被吸收的本领，X线的穿透力与管电压相关，与物质的密度和厚度相关。穿透性是X线成像的基础。 2.荧光作用：X线能激发荧光物质产生荧光，它是进行透视检查的基础。 3.感光作用：由于电离作用，X线照射到胶片，使胶片上的卤化银发生光化学反应，出现银颗粒沉淀，称X线的感光作用。感光效应是X 线摄影的基础。 4.电离作用：物质受到X线照射，原子核外电子脱离原子轨道，这种作用称为电离作用。 5.造影检查：用人工的方法将高密度或低密度物质引入体内，使其改变组织器官与邻近组织的密度差，以显示成像区域内组织器官的形态和功能的检查方法。 6.对比剂：引入人体产生影像的化学物质。 7.阴性对比剂：原子序数低、吸收X线少，是一种密度低、比重小的物质。影像显示低密度或黑色。包括空气、氧气、二氧化碳等。 8.阳性对比剂：原子序数高、吸收X线多，是一种密度高、比重大的物质，影像显示高密度或白色。包括钡制剂和碘制剂 9.直接引入法：通过人体自然管道、病理瘘管或体表穿刺等途径，将对比剂直接引入造影部位的检查方法。包括口服法、灌注法、穿刺注入法。 10.间接引入法：通过口服或静脉注射将对比剂引入体内，利用某些器官的生理排泄功能将对比剂有选择性地排泄到需要检查的部位而

第二篇普通X线成像技术 1.实际焦点：X线管阳极靶面实际接受电子撞击的面积称之为实际焦点。 2.有效焦点：实际焦点在X线摄影方向上的投影。 3.标称焦点：实际焦点垂直于X线长轴方向的投影。X线管规格特性表中标注的焦点为标称焦点。其焦点的大小值称为有效焦点的标称值。 4.听眶线：外耳孔上缘与眼眶下缘的连线。 5.听眦线：外耳孔中点与眼外眦的连线。 6.听鼻线：外耳孔中点与鼻前棘的连线。 7.瞳间线：两侧瞳孔间的连线。 8.听眉线：外耳孔中点与眶上缘的连线。 9.眶下线：两眼眶下缘的连线。 10.中心线：Ｘ线束居中心的那一条线。

生物医学工程相关精彩试题

Df 《生物医学工程进展》试题库 1. 试述组织光透明技术在生物医学成像的作用及应用前景？ 作用：生物组织属于浑浊介质，具有高散射和低吸收的光学特性，这种高散射特性限制光在组织的穿透深度和成像的对比度，使得很多光学成像技术只能用于浅表组织，制约了光学手段检测诊断及治疗技术的发展和应用。生物组织光透明技术的作用就是通过向生物组织中引入高渗透、高折射、生物相容的化学试剂，来改变组织的光学特性，以此来暂时降低光在组织中的散射、提高光在组织中的穿透深度，从而提高光学成像的成像深度，推动成像技术的发展和新方法的产生。 前景：1、应用骨组织使得骨组织变得光透明，进而对骨组织下的组织成像，避免手术开骨窗照成的伤害，如应用于颅骨，用得当的成像方法获得皮层神经亚细胞结构与微血管信息； 2、解决皮肤角质层的天然阻挡作用，促进透皮给药系统的研究和应用； 3、皮肤光透明剂的发展推动光学相干断层成像技术的发展； 4、光透明剂使得光辐射能在生物组织达到一定深度之后，可以极大地推动光学显微成像、光学手段检测诊断及治疗技术的发展和应用。推进无损光学成像技术在临床上的发展。 2. 请结合图示，描述如何通过单分子定位的方法，实现超分辨光学显微成像。 要通过单分子定位实现超分辨光学显微成像，首先需要利用光激活/光切换的荧光探针标记感兴趣的研究结构。成像过程中，利用激光对高标记密度的分子进行随机稀疏点亮，进而进行单分子荧光成像和漂白；不断重复这种分子被漂白、新的稀疏单分子不断被点亮、荧光成像的过程，将原本空间上密集的荧光分子在时间上进行充分的分离。随后，利用单分子定位算法对采集到的单分子荧光图像进行定位，可以准确得到分子发光中心位置；最后，利用这些分子位置信息，结合图像重建算法，获得最终的超分辨图像。超分辨图像质量的关键在于二点：一是找到有效的方法控制发光分子的密度，使同一时间内只有稀疏的荧光分子能够发光；二是高精度地确定每个荧光分子的位置。 以分辨两个相距20nm 的点光源为例。如下图7, 当两个点光源相距20nm 时，由于衍射极限（一个理想点物经光学系统成像，由于衍射的限制，不可能得到理想像点，而是得到一个艾里斑，这样每个物点的像就是一个弥散斑，两个弥散斑靠近后就不好区分，这样就限制了系统的分辨率，这个斑越大，分辨率越低）的限制，使得每一个点光源经过显微系统所成的像为一个光斑。为了简化起见，假定光斑为一个半径300nm 的圆斑（实际情况下，光斑不是均匀分布的，而是满足方程(1)）。则在荧光显微镜下，两个点光源所成的像为图7（a）所示。在这个时候，两个点光源r1，r2 由于半径都在300nm，是无法区分的，几乎重叠在一起。所以分辨率为300nm。但是如果第一时刻，只有r1 光源发光，如图7（b）所示，

生物技术在医学领域的应用

微生物制药技术 工业微生物技术是可持续发展的一个重要支撑，是解决资源危机、生态环境危机和改造传统产业的根本技术依托。工业微生物的发展使现代生物技术渗透到包括医药、农业、能源、化工、环保等几乎所有的工业领域，并扮演着重要角色。欧美日等国已不同程度地制定了今后几十年内用生物过程取代化学过程的战略计划，可以看出工业微生物技术在未来社会发展过程中重要地位。 微生物制药技术是工业微生物技术的最主要组成部分。微生物药物的利用是从人们熟知的抗生素开始的，抗生素一般定义为：是一种在低浓度下有选择地抑制或影响其他生物机能的微生物产物及其衍生物。(有人曾建议将动植物来源的具有同样生理活性的这类物质如鱼素、蒜素、黄连素等也归于抗生素的范畴，但多数学者认为传统概念的抗生素仍应只限于微生物的次级代谢产物。)近年来，由于基础生命科学的发展和各种新的生物技术的应用，报道的微生物产生的除了抗感染、抗肿瘤以外的其他生物活性物质日益增多，如特异性的酶抑制剂、免疫调节剂、受体拮抗剂和抗氧化剂等，其活性已超出了抑制某些微生物生命活动的范围。但这些物质均为微生物次级代谢产物，其在生物

合成机制、筛选研究程序及生产工艺等方面和抗生素都有共同的特点，但把它们通称为抗生素显然是不恰当的，于是不少学者就把微生物产生的这些具有生理活性（或称药理活性）的次级代谢产物统称为微生物药物。微生物药物的生产技术就是微生物制药技术。可以认为包括五个方面的内容： 第一方面菌种的获得 根据资料直接向有科研单位、高等院校、工厂或菌种保藏部门索取或购买；从大自然中分离筛选新的微生物菌种。 分离思路新菌种的分离是要从混杂的各类微生物中依照生产的要求、菌种的特性，采用各种筛选方法，快速、准确地把所需要的菌种挑选出来。实验室或生产用菌种若不慎污染了杂菌，也必须重新进行分离纯化。具体分离操作从以下几个方面展开。 定方案：首先要查阅资料，了解所需菌种的生长培养特性。

光声成像系统性能比较

近红外小动物成像系统性能比较 和比较（黑体字是制作地内容，红字是技术地回应） 型号备注 全身扫描能力唯一能进行整鼠三维成像地 系统； 度环状激光，与弧状阵列超 声侦测装置固定，老鼠线性 移动； 全鼠冷冻切片影像资料库. 动物被探测器包围探测，前 提是动物必须浸在水中成 像. 非全视图断层截面扫描（局 部）； 单向激光与碟状侦测剂设计， 超声侦测装置以螺旋状移动 进行扫描； 无法做大面积三维成像. 无法进行脑部成像. 探测器在组织下方，意味着需 要更少地偶联剂，偶联剂或水 仅在动物下方.脑部成像已经 有常规地应用，不需要动物浸 入水中. 唯有小鼠全身实时扫描，才 能进行药物动力学分析(). 研究，如果使用切片式扫描 地，无法进行体积吸收研 究.第一个切片和最后一个 切片地获取肯定不在一个 时间点上. 系统在吸收研究中已经是 常规地应用，典型地试验通 常每周做只动物地扫描. 空间分辨率整鼠横切面扫描: 不是等向性分辨率，切片厚 度大于. 是年前在原型机上地分辨率， 具有<地等向性分辨率，切片 厚度是 (发表文献). 基于度环状激光发光设计 及微阵列超声叹投讯号接 收，即使在小鼠深部横切面 处，分辨率依然很好. 分辨率与激光发射形状没 有任何联系.仅取决于换能 器地几何学.写这种文字地 人对光声没有任何专业知 识. 对比灵敏度< () < ( ) () 这是年前原型机地灵敏度，是 在激光能量较低地情况下获 得地，我们现在轻松达到深度 <. . 仅仅拿一个切片获得地数 据来充当一个体积地数据， 切片外地光都浪费了，光声 信号也浪费掉了. 视野范围视野范围: ()()； 可撷取整个小鼠横切面视 野； 穿透深度 ； 手动改变视野范围； 无法进行整只小鼠地造影. 我们地是 ,对小鼠来说足够.超 声不是全身成像地技术，对于 光声成像来说，要让声波穿透 有气体存在地空间来成像是 根本不可能地. 唯有地探测深度能穿透整 只小鼠. 激光系统脉冲能量: ； 波长可调范围: ； 波长切换时间: <; °均匀环状激发. 使用光纤会降低激光能量. 脉冲能量: ； 波长范围: ； 波长切换时间: ； 单向（下方）激发设计. 使用紧凑型激光器，牢固可 靠，且应用于多项工业应用中. 单元部件完全密封不需要维 护.我们地激光脉冲频率为，拥 有一个有效地光学系统（无光 纤无能量损失），光达到动物 身上地能量与一样. 可使用地荧光标记物更多、 信噪比与脉冲能量成正比， 信噪比更好. 信噪比取决于几个方面，包 括声学接收器和探测器、电 子元件等.上述说法没有任 何根据.地激光器是为桌面 型物理研究设计地，在生物 学应用研究领域没有任何 可参考地数据.激光达到动 物地能量是符合激光标准 地，难道胆敢超过这个标准 吗？

医学功能成像技术

医学功能成像技术 第二讲功能性磁共振成像 吕维雪 本讲座撰写人吕维雪先生浙江大学教授 解剖结构的磁共振成像已经在临床和研究中被普遍接受了功能性磁共振成像做脑功能定位的出现更进一步扩大了磁共振成像技术在临床上的作用这一新技术可以通过检测神经活动对局域血流流量以及氧饱和的影响产生被激活脑区的图像它对于进一步理解脑的结构功能和病理学之间的关系有重要的作用而且该技术是无损的能很容易地和现有的临床实践集成所以受到了很大的重 视 仅有结构成像技术是不能确定功能性的神经解剖学的已经证明即使在正常人中其脑的中央沟都有很大差异这种情况当存在脑肿瘤时变得更为严重这 时会有质量效应和功能性的重新组织能做功能性定位的技术可以在畸变和脑解剖不确定的场合下提供有临床意义的信息 在对脑肿瘤做手术治疗时功能性成像也是很有价值的在很多场合中需要对主要的功能性皮层做精确的定位以便能最大程度地切除病态组织而使术后的神 经性后遗症减到最少术前能确定主要的功能区对于评价手术是否可行和手术的 方案都有重要意义 术前关键功能区的定位是功能性磁共振成像立即可以对临床有用的领域 fMRI可以在医院现有的MRI扫描仪上做功能区定位的常规检查图像的采集和处理时间基本上和结构性MRI检查类似除了这种应用以外fMRI对许多心理学和认知异常方面的理解和治疗也有潜在的临床价值 一功能性磁共振的原理 要了解功能性磁共振需要熟悉磁共振的物理原理它决定了信号的特性并由这些信号形成图像 1990年Seiji Ogawa首先报道了在磁共振图像中发现了血液氧合对T2*的影响他注意到当血液氧合降低时皮层血管变得更清楚了他知道这是由于去氧基血红素造成局域磁场不均匀的结果并把这一方法称为BOLD(Blood Oxygenation

医学生物技术专业实习报告(新版)

医学生物技术专业实习报告 (新版) Internship is to combine the theoretical knowledge learned with practice, cultivate the innovative spirit of exploration and strengthen the ability of social activities. ( 实习报告 ) 部门：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：MZ-SN-0530

医学生物技术专业实习报告(新版) 医学生物技术专业实习报告【一】 首先，我想谈一下实习的意义。作为一名学生，我想学习的目的不在于通过结业考试，而是为了获取知识，获取工作技能，通过实习工作了解到工作的实际需要，使得学习的目的性更明确，得到的效果也相应的更好。 再次，我要总结一下自己在实习期间的体会。在实习期间，通过在生产现场观摩，经过专业人员的讲解，了解了微生物发酵技术在制药、酿酒和作为生物菌肥等方面的在作用。参观实习是对自己在学校学习的补充，这次实习让我对《发酵工程》这门学科有了更深的认识，亲眼看见了发酵的设备，及其整个的生产流程，对这三个企业有了初步的理解，让我对好氧发酵、厌氧液体发酵、厌氧固体发酵等过程中的灭菌、制种、放大、发酵控制、检测、生产流程

等以及生化药物的提取、精制、冷冻干燥、包装等生物分离工程获得了感性认识，建立了从理论到实际的跨越。也对传统的白酒酿造工艺有了进一步的了解，对酿酒时制曲、原料的选取与处理、配料搅拌及烝酒蒸粮、入窖发酵等工艺过程有了直观的认识。另外还参观了微生物肥料生产的工艺流程，看到了发酵罐的罐体及一些管路，对微生物发酵的用途又多了一份理解。 XXX图文设计 本文档文字均可以自由修改

光声成像技术的最新进展

第4卷第2期 2011年4月 中国光学 Chinese Optics Vol．4No．2 Apr．2011 收稿日期：2010- 11-01；修订日期：2011-02-13文章编号1674- 2915（2011）02-0111-07光声成像技术的最新进展 张建英，谢文明，曾志平，李晖 （福建师范大学物理与光电信息科技学院， 医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建福州350007） 摘要：光声成像技术是生物医学领域中新兴的无损检测技术，具有对比度高、分辨率好、穿透能力强等优点。本文介绍了光声成像技术近年来的进展状况，主要涉及成像探测方式的改进、成像速度的加快、成像分辨率的提高以及图像重构算法的发展等。以该项技术在现代临床诊断中的应用为例， 描述了其在生物医学领域中应用范围的拓宽。最后，总结了该项技术现存的主要问题，指出多模式组合的成像方式，如光声与超声的组合，光声与OCT 方式的组合是该项技术的发展趋势；另外，结合造影剂的分子光声成像技术也同样很有发展前景。关 键 词：生物医学光子学；光声成像技术；图像重构算法；生物医学应用 中图分类号：Q- 334文献标识码：A Recent progress in photoacoustic imaging technology ZHANG Jian-ying ，XIE Wen-ming ，ZENG Zhi-ping ，LI Hui （Key Laboratory of Optoelectronic Science and Technology for Medicine ，Ministry of Education ，School of Physics and Optoelectronics Technology ，Fujian Normal University ，Fuzhou 350007，China ）Abstract ：Photoacoustic Imaging Technology （PAT ）with high contrast ，excellent resolution and deep penetra-tion is an emerging noninvasive detecting technology in biomedical applications．This paper introduces the lat-est progress in PAT ，which contains the improvement of image detecting modes ，increase of imaging speed ，enhancement of imaging resolution and the modification of image reconstruction algorithm．By taking applica-tion of PAT to the clinical diagnosis as examples ， it describes that the PAT applications have been expanded in biomedical fields．Finally ，it overviews the shortcomings of the PAT ，and points out that multi-mode combina-tion will a developing trend of the PAT ，such as combination of the photoacoustic imaging and the ultrasonic imaging or the photoacoustic imaging and the OCT．Moreover ，the molecular PAT based on the contrast agent will also has a good prospect． Key words ：biomedicine photonics ；Photoacoustic Imaging Technology （PAT ）；image reconstructed algorithm ； biomedical applications

医学生物技术专业毕业实习报告

( 实习报告) 单位：____________________ 姓名：____________________ 日期：____________________ 编号：YB-BH-035260 医学生物技术专业毕业实习报Graduation practice report of Medical Biotechnology

医学生物技术专业毕业实习报告 医学生物技术专业毕业实习报告【一】 光阴流转，又是一年五月花开，一年的实习即将告一段落，这一年的时间作为人生中第一次的实习，从开始初至的陌生到如今即将来临的告别，期间倍受医院里各位老师的教导、提点，让我从中获益良多。 记得第一个实习科室是神经内科，神经内科作为这所医院的重点专科，收治的病人种类繁杂。在这里，我开始学会了一名医学生在医院里所必须的基本常识，从一片茫然到逐渐锻炼为熟练，也开始一点一点的明白了在课本中浩如烟海的文字里寻找与实际临床的交汇的通道，看到了书本里的文字一点一滴都化作现实成为人生中难以忘怀甚至不可或缺的经历化入脑海;同时也是在这里看到了与现如今人言啧啧的医护行业大相径庭的现实，我看到了诸位老师作为临床医师的各种不足为外人道的辛苦与委屈，在这里我突然发现过着所谓的朝九晚五的生活都成为一种遥不可及的奢望，日夜颠倒的作息时间，无所谓双休节假日的漫长无期的工作日，无论何时何地都要在病人需要的第一时间做出清醒正确的处理。而在这些辛苦的背后还有病人的不理解甚至无理取闹，还有现如今社会中各种恶劣的诋毁与嘲弄，还有与辛劳付出甚至连基本的等比都不能达到的微薄薪金。老师们虽然在闲暇时偶尔玩笑般抱怨现实不公，可一旦工作来临，依旧打起一百二十分的

光声成像的未来

万方数据

万方数据

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４光学与光电技术第７卷 １２）射频诱导的热声层析成像能够作为未来的分子成像 这种方法的优势是高分辨率、高灵敏度、高成像深度。射频信号如果频率足够低，可以穿透ｌｏｅｍ以上。在低频率时的背景信号，即体内的内源信号很弱，能够得到比较高的灵敏度。 目前有个致命的问题，就是这种造影剂不存在。光学的造影剂已经有很多，但是射频的造影剂还不存在。所以，目前我们和很多化学家合作，想在这方面有些突破。 ４结束语 １）超声和光／射频信号集成到一种组合式成像方式中。 ２）成像深度突破了光学准弹道光区域的成像软极限。 ３）空间分辨率由超声决定。 ４）对比度是由光学或射频提供的。 ５）图像的刷新频率可以很高，目前已经实现５０Ｈｚ，从根本上说是一种快速成像方式。 ６）避免了在光学弱相干层析成像和超声扫描成像中存在的散斑效应。 ７）使用非电离辐射，非常安全。 ８）价格较低，柏当ｒｒ超声成像系统。 ９）预测了最有发展前景的十二个方面。２０２０年之后，我们可以检验其中有哪些是对的。 （本文为汪立宏博士在第三期武汉光电论坛所作学术报告全文，本刊发表时略有删节） 汪立宏博士简介 现任美国圣路易斯华盛顿 大学生物工程系ＧｅｎｅＫ．Ｂｅａｒｅ 杰出教授，是国际生物医学光学 学会（１Ｂ（）ｓ）主席，国际光学工 程学会（ＳＰＩＥ）、美国光学学会 （ＯＳＡ）、美国医学和生物工程学会（ＡＩＭ【ＢＥ）、美国电子和电气工程学会（ＩＥＥＥ）等学会会士；担任ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ、ＪｏｕｍａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ编委以及ＮａｔｕｒｅＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＮａｔｕｒｅＰｈｏｔｏｎｉｃｓ、ＰＮＡＳ、ＡＰＩ，、０Ｐ、ＡＯ等３３种权威刊物的审稿人。多次担任国际会议主席；１０次担任美国国家卫生局科研项目的首席科学家；获科研经费超过一千万美元；曾在Ｎａ—ｔｕｒｅＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＮａｔｕｒｅＰｒｏｔｏｃｏｌｓ、ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗＬｅｔｔｅｒｓ、ＯｐｔｉｃａｌＬｅｔｔｅｒｓ和ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ等国际权威学术刊物上发表学术论文１５０余篇，均被ＳＣＩ收录，他引逾１５００次。 主要学术成就包括：１）在国际上率先发展了ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法，并编制程序模拟了生物组织中光子传输规律，该方法和程序已成为本领域基础理论研究的经典内容；２）将光波与超声波技术进行了有效地结合，发明了暗场共焦光声显微镜，首次展示了活体小动物的功能性光声层析成像，并取得高质量的成像效果，填补了高分辨深层光学成像的空白。首次报道了光声层析的精确逆向重建方法，为将来的光声成像的研究工作奠定了坚实的基础。实验上发现了光声多普勒效应，为血流成像提供了一种新的机制；３）成功实现了生物组织的脉冲微波感应热声层析成像，通过精确重建算法，在生物组织深部的空间分辨率可达到０．５ｎｕｎ；４）首次实验上实现了声光层析成像，发明了扫频声光成像，阐明了生物组织等散射介质中的声光调制机理，开辟了物理学的新领域；５）深入研究了光学偏振弱相干层析成像理论，建立了生物组织散射特性与深度分辨率的定量关系，发明了 密勒光学相干成像。　万方数据

光声成像论文

光声成像技术 【摘要】 光声成像是近年来发展起来的一种无损医学成像方法，它结合了纯光学成像的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性，可以提供高分辨率和高对比度的组织成像。光声成像技术基于光声效应，应用在医学领域里，有着其他医学影像设备不可超越的特长。 【关键字】 光声成像技术，原理，优点，医学应用，发展前景 随着科学技术的进步,生物组织无损检测技术蓬勃发展,医学对人体某些疾病的检测,如人体组织成分(血糖、血氧)检测、组织病变细胞检测、以及组织切片检测等,正由传统的基于症状的有创检测模式向以信息为依据的无损检测模式转变。由于在600～1300nm之间的近红外"光学窗"范围内, 生物组织的透光性能好,对光的吸收小,且近红外技术能够实现真正意义上的无损检测,所以,近红外技术成为目前生物无损检测技术的研究重点。然而,组织的强散射特性制约了近红外技术的应用,严重影响了其测量的精度和使用范围。但是基于光声效应的时域光声谱技术将光学和声学有机地结合起来,部分地克服了光在组织中传输时组织强散射效应的影响。 在这种背景下，光声成像成为近年来发展起来的一种无损医学成像方法，它结合了纯光学成像的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性，可以提供高分辨率和高对比度的组织成像。 光声技术的理论基础是光声效应（用光辐照某种媒质时, 由于媒质对光的吸收会使其内部的温度改变从而引起媒质内某些区域结构和体积变化; 当采用脉冲光源或调制光源时,媒质温度的升降会引起媒质的体积涨缩, 因而可以向外辐射声波。这种现象称为光声效应。），其成像原理是当一束光照射到生物组织上以后,生物组织吸收光能量而产生热膨胀,伴随着热膨胀会产生超声波,吸收光能量的多少决定了产生的超声波的强度。于是不同的组织就会产生不同强度的超声波,可以用来区分正常组织和病变组织。正是由于这一特点,光声技术在医学中有着广泛的应用前景。光声技术的最大优点就是试样不用经过预处理就直接可以进行光声信号相位与幅度的测量,不仅操作简单而且能够保持生物试样的自然形态,可以进行活体检测。光声技术的应用非常广泛,其中以医学中的应用最为重要。 光声层体成像的最大优点就是高分辨率和高对比度,特别是当组织的不同部分吸收系数和散射系数差别很大的时候,就能够取得更理想的效果。特别是组织中的血红蛋白的吸收特性和散射特性都很好,所以光声成像对血管的成像效果特别好,无论是对血管系统疾病的直接诊断,还是对血管周围的病变组织进行成像,都有很好的效果。光声成像正逐步成为生物组织无损检测技术领域的另一研究热点。它在生物无损检测领域内主要的应用方向是人体组织成分检测和组织层析成像。下面我们列举几个例子，来看看光声成像技术在医学领域的应用。 （一）脑成像 利用光声成像技术进行脑成像研究是医学成像技术的研究热点之一。由于脑组织的光学吸收与血氧消耗以及脑生理状态等密切相关, 光声成像可用于研究脑组织结构和脑功能。通过监控脑血氧的动力学变化, 可以得到脑神经系统的动态信息和功能特征信息, 在神经生理学和神经病理学中具有重要的应用前景。目前，常用的脑成像技术包括功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，FMRI)、正电子发射断层扫描技术（Positron Emission Tomography，PET）和单光子发射计算机断层成像(Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT)。与上述三种技术相比，光声技术用于脑成像不仅具有无损伤、成本较低的优点，而且还可获得氧化型和还原型血红蛋白的分布特性，提供更加完整的脑部血氧

医学生物技术专业毕业实习报告

( 实习报告 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 医学生物技术专业毕业实习报 告 Graduation practice report of Medical Biotechnology

医学生物技术专业毕业实习报告 医学生物技术专业毕业实习报告【一】 光阴流转，又是一年五月花开，一年的实习即将告一段落，这一年的时间作为人生中第一次的实习，从开始初至的陌生到如今即将来临的告别，期间倍受医院里各位老师的教导、提点，让我从中获益良多。 记得第一个实习科室是神经内科，神经内科作为这所医院的重点专科，收治的病人种类繁杂。在这里，我开始学会了一名医学生在医院里所必须的基本常识，从一片茫然到逐渐锻炼为熟练，也开始一点一点的明白了在课本中浩如烟海的文字里寻找与实际临床的交汇的通道，看到了书本里的文字一点一滴都化作现实成为人生中难以忘怀甚至不可或缺的经历化入脑海;同时也是在这里看到了与现如今人言啧啧的医护行业大相径庭的现实，我看到了诸位老师作

为临床医师的各种不足为外人道的辛苦与委屈，在这里我突然发现过着所谓的朝九晚五的生活都成为一种遥不可及的奢望，日夜颠倒的作息时间，无所谓双休节假日的漫长无期的工作日，无论何时何地都要在病人需要的第一时间做出清醒正确的处理。而在这些辛苦的背后还有病人的不理解甚至无理取闹，还有现如今社会中各种恶劣的诋毁与嘲弄，还有与辛劳付出甚至连基本的等比都不能达到的微薄薪金。老师们虽然在闲暇时偶尔玩笑般抱怨现实不公，可一旦工作来临，依旧打起一百二十分的精神，尽心尽力，兢兢业业，我一度为这种付出与收获不平衡的状况疑惑着，但在医院里一天天的度过，我从最初对暴躁的患者的畏惧，到中间气郁，再到后来的从容应对，我突然想起金庸先生武侠中 最为经典的一句话：侠之大者，为国为民;也许如今的医护人员竟如古谓侠客事了拂衣去，深藏身与名，所求的不过是做好自己所应做的。古语有言天变不足畏，祖宗不足法，人言不足恤，在自己准备着成为一名真正的可以胜任自己职位并且担负职责的临床医师的同时，也在心里期盼着有人能看到这个群体的努力与不易，让这

光声成像系统性能比较

近红外小动物成像系统性能比较 iThera和Endra比较（黑体字是iThera制作的内容，红字是Endra技术的回应）型号iThera Medical Endra Nexus 128 备注 全身扫描能力唯一能进行整鼠三维成像的 系统； 360度环状激光，与弧状阵 列超声侦测装置固定，老鼠 线性移动； 全鼠冷冻切片影像资料库。 动物被探测器包围探测，前 提是动物必须浸在水中成 像。 非全视图断层截面扫描（局 部）； 单向激光与碟状侦测剂设计， 超声侦测装置以螺旋状移动 进行扫描； 无法做大面积三维成像。 无法进行脑部成像。 探测器在组织下方，意味着需 要更少的偶联剂，偶联剂或水 仅在动物下方。脑部成像已经 有常规的应用，不需要动物浸 入水中。 唯有小鼠全身实时扫描，才 能进行药物动力学分析 (pK/pD)。 PK/PD研究，如果使用切 片式扫描的，无法进行体积 3-D吸收研究。第一个切片 和最后一个切片的获取肯 定不在一个时间点上。 Endra系统在吸收研究中 已经是常规的应用，典型的 试验通常每周做50只动物 的扫描。 空间分辨率整鼠横切面扫描: 150um 不是等向性分辨率，切片厚 度大于400um. 280um 280um是3年前在原型机上的 分辨率，Endra具有<250um 的等向性分辨率， iThera切 片厚度是400um (发表文献). 基于360度环状激光发光 设计及微阵列超声叹投讯 号接收，即使在小鼠深部横 切面处，分辨率依然很好。 分辨率与激光发射形状没 有任何联系。仅取决于换能 器的几何学。写这种文字的 人对光声没有任何专业知 识。 对比灵敏度<95nM (ICG) <15fM (gold nanoparticle) 350nM (ICG) 这是3年前原型机的灵敏度， 是在激光能量较低的情况下 获得的，我们现在轻松达到 10mm深度<100nM。 iThera is better. iThera仅仅拿一个切片获 得的数据来充当一个体积 的数据，切片外的光都浪费 了，光声信号也浪费掉了。 视野范围视野范围: 20(25)x20(25)x120mm； 可撷取整个小鼠横切面视 野； 穿透深度40mm 20mm； 手动改变视野范围； 无法进行整只小鼠的造影。 我们的FOV是 25mm,对小鼠 来说足够。超声不是全身成像 的技术，对于光声成像来说， 要让声波穿透有气体存在的 空间来成像是根本不可能的。 唯有 iThera的探测深度能 穿透整只小鼠。 激光系统脉冲能量: 80-120mJ； 波长可调范围: 410-980nm； 波长切换时间: <50ms; 360°均匀环状激发。 使用光纤会降低激光能量。 脉冲能量: 25mJ； 波长范围: 680-980nm； 波长切换时间: ~1S； 单向（下方）激发设计。 使用紧凑型激光器，牢固可 靠，且应用于多项工业应用 中。单元部件完全密封不需要 维护。我们的激光脉冲频率为 20Hz，拥有一个有效的光学系 统（无光纤无能量损失），光 达到动物身上的能量与 iThera一样。 iThera可使用的荧光标记 物更多、信噪比与脉冲能量 成正比，iThera信噪比更 好。 信噪比取决于几个方面，包 括声学接收器和探测器、电 子元件等。上述说法没有任 何根据。iThera的激光器是 为桌面型物理研究设计的， 在生物学应用研究领域没 有任何可参考的数据。 Endra激光达到动物的能 量是符合ANSI激光标准

光声成像

光声成像的原理生物通 https://www.360docs.net/doc/f05120509.html, 虽然我们已经接受了X射线成像所获得的灰色照片，但这只是我们机体内部“照片” 的一个稀疏替代品。然而由于光子只能穿透约为一毫米的软体组织，之后就会散射出去，无法解析其途径，获得图形，因此我们只能接受这样的图片。生物通 https://www.360docs.net/doc/f05120509.html, 但是散射并没有破坏光子，这些基本粒子能直达7厘米的深处（大约3英寸）。光声 成像的方法就在于将深处的吸收光转变成了声波，后者比光散射情况低一千倍。这可 以通过某光波长纳秒脉冲激光照射成像组织来实现。生物通 https://www.360docs.net/doc/f05120509.html, 也就是说，当宽束短脉冲激光辐照生物组织时，位于组织体内的吸收体 (如肿瘤 )吸收脉冲光能量，导致升温膨胀，产生超声波。这时位于组织体表面的超声探测器件可以 接收到这些外传的超声波，并依据探测到的光声信号来重建组织内光能量吸收分布的 图像。生物通 https://www.360docs.net/doc/f05120509.html, 由此可见光声成像技术检测的是超声信号，反映的是光能量吸收的差异，所以这一技 术能很好地结合光学和超声这两种成像技术各自的优点。而且由于探测的是超声信号，所以这一技术能克服了纯光学成像技术在成像深度与分辨率上不可兼得的不足。而且 由于光声技术的图像差异来源于组织体光学吸收的不同，这就能够有效地补充纯超声 成像技术在对比度和功能性方面的缺陷。生物通 https://www.360docs.net/doc/f05120509.html, 除此之外，光不同于X射线，不会产生任何健康威胁，而且光声成像也比X射线成像 对比度更高，还能由“内源性”造影剂，获得彩色分子图像，这包括血红蛋白——随 着获得和失去氧气，而改变颜色，还有黑色素，以及DNA——处于细胞核中的DNA 比细胞质中的DNA更“暗”。生物通 https://www.360docs.net/doc/f05120509.html, 通过“外源性（引入）”造影剂的帮助，比如有机染料，或者能表达彩色分子的基因，光声成像也能对组织成像，比如淋巴结，这一结构易于周围环境混淆。汪教授还利用 报告基因编码了彩色物质进行实验，这获得了良好的结果。生物通 https://www.360docs.net/doc/f05120509.html,

医学生物技术专业实习报告

医学生物技术专业实习报告 下面是XXXX为大家整理的，更多请关注XX大学生实习报告。 【一】 首先，我想谈一下实习的意义。作为一名学生，我想学习的目的不在于通过结业考试，而是为了获取知识，获取工作技能，通过实习工作了解到工作的实际需要，使得学习的目的性更明确，得到的效果也相应的更好。 再次，我要总结一下自己在实习期间的体会。在实习期间，通过在生产现场观摩，经过专业人员的讲解，了解了微生物发酵技术在制药、酿酒和作为生物菌肥等方面的在作用。参观实习是对自己在学校学习的补充，这次实习让我对《发酵工程》这门学科有了更深的认识，亲眼看见了发酵的设备，及其整个的生产流程，对这三个企业有了初步的理解，让我对好氧发酵、厌氧液体发酵、厌氧固体发酵等过程中的灭菌、制种、放大、发酵控制、检测、生产流程等以及生化药物的提取、精制、冷冻干燥、包装等生物分离工程获得了感性认识，建立了从理论到实际的跨越。也对传统的白酒酿造工艺有了进一步的了解，对酿酒时制曲、原料的选取与处理、配料搅拌及烝酒蒸粮、入窖发酵等工艺过程有了直观的认识。另外还参观了微生物肥料生产的工艺流程，看到了发

酵罐的罐体及一些管路，对微生物发酵的用途又多了一份理解。 XX 在这次实习当中，我领悟到不论什么时候都要充分发挥自己学习的主观能动性，要主动的去学习，只有这样才能正真的实现实习的目的。 通过这次实习让我认清了自己的很多不足和缺点。第一个就是缺乏实际操作的经验。因为自己缺乏经验，很多问题而不能分清主次。第二是态度仍不够积极。在平时的实验课程中仅仅能够完成布置的工作，若没有工作做时就会松懈，不能做到主动学习。通过这一段时间的实习，从中获得的实践经验使我终身受益，并会在我毕业后的实际工作中不断地得到印证，我会持续地理解和体会实习XX中所学到的知识，期望在未来的工作中把学到的理论知识和实践经验不断的应用到实际工作中来，充分展示我的个人价值和人生价值，为实现自我的理想和光明的前程而努力。 XX 总而言之，通过这几天的实习使我受益良多，我也衷心地感谢学院领导和老师的支持与鼓励，并且向实习单位的热情接待表示崇高的敬意，并希望以后能有更多的机会让我们在实践中提高专业水平。 【二】

2018考研专业：083100生物医学工程

2018考研专业：083100生物医学工程 考研专业选择在一定程度影响了未来的人生职业方向，因此建议大家在考研专业选择时，一定要结合自身对未来的职业规划及兴趣，选择适合自己的专业。 一、专业介绍 1、学科简介 生物医学工程是一级学科，部分院校也作为二级学科硕士点招生，本学科是工程技术向医学和生命科学渗透的结晶，它涉及到数学、物理、化学、生物等基础学科和电子信息技术、计算机技术、激光、微波和超声波，以及机械和化工等应用工程学科。它的主要研究领域有：医学成像理论与技术;生物医学信号检测与处理技术;医卫领域信息化工程;微波、毫米波、激光和超声等物理场的生物医学应用和生物医学仪器等。它的发展与人类的健康直接相关，是一个典型的交叉科学技术领域。 2、培养目标 1)较好地掌握马克思主义、毛泽东思想和邓小平理论，拥护党的基本路线，热爱祖国，遵纪守法，学风严谨，品行端正，有较强的事业心和献身科学的精神，积极为国家现代化建设服务。 2)掌握一门外国语，具有坚实的生物医学工程学科方面的理论基础和宽广的专业知识、较强的实验与设计能力。 3)德、智、体全面发展。在生物医学工程学科的某一研究领域掌握较系统的专门知识、技术与方法，具有综合应用生物医学工程学科的理论、方法和技术，进行生物医学工程科学研究与技术开发，把握生物医学工程学科发展的前沿和动态，通晓电子和计算机应用技术，能在本学科及相关领域独立开展工作，运用所掌握的知识与技能解决科学研究或实际工作中的问题的能力。 各招生单位研究方向和考试科目等不尽相同，在此以首都医科大学为例： 3、研究方向 (01)生物力学与康复工程学研究 (02)生物体参数检测研究 (03)生物医学信号处理研究 (04)医学图像处理与分析研究 (05)医学图像处理与信号分析研究 (06)医学信号处理，神经电刺激研究 4、硕士研究生入学考试科目 ①101思想政治理论 ②201英语一 ③301数学一 ④803电子技术基础 二、就业情况 1.专业发展前景 由于生物医学工程学科是应用最先进的理工科的理论与方法来研究人的生命现象与规律，因此其研究领域极其广泛，其研究方向也非常多。在每一个方向上又有着非常宽广的内容。因此，生物医学工程领域也是今后几十年内最容易出现理论突破和技术创新的学科领域之一。

光声成像

使用电浆子金纳米粒子对特定分子光声成像 I.介绍 金纳米粒子，如金，银和铁纳米粒子被用来作为各种成像技术对比剂促进癌症的早期检测。金纳米粒子（Au NPs）因为它们著名的生物分子协议，生物相容性，并易于调谐的光学特性，被用来作为肿瘤分子成像的纳米造影剂已经得到普及。在光声现象中，电磁能量是以光的形式被吸收，随后发出声波。使用超声波探测器，声波可以被检测，并且空间分辨率决定了在组织中形成一个图像吸收者。EGFR在许多上皮癌中表达调节，使其成为肿瘤诊断的一个有用的目标。当有针对性的金纳米粒子结合到EGFR上时，他们作为受体，往往集中在相同的空间分布。受体介导的金纳米粒子的聚焦引起的等离子体激元耦合聚集的纳米粒子，导致等离子体共振的一种光学红移和红色区域的吸收增加。利用光学性能中的这些变化，我们以前证明，高选择性的癌症检测可以使用分子靶向金纳米粒子结合光声和超声成像来实现。在这项研究中，我们通过癌细胞标记抗EGFR靶向纳米金评估了光声成像的检测限。 II.材料和方法 在这项研究中使用的金纳米粒子制备使用柠檬酸减少氯金(III）酸和(HAuCl4)的回流。柠檬酸钠还原的方法得到的是直径为50纳米的球形金纳米粒子。 未标记和标记的细胞使用暗视野光学成像来分辨。组织模仿幻影含有用抗EGFR的金纳米粒子标记的不同浓度的人类上皮癌细胞（A431细胞明胶制成）。具体而言，细胞标记的抗表皮生长因子受体的金纳米粒子的制备在一个1×107细胞/毫升浓度中，使用前面描述的过程。细胞悬浮液与不同量的明胶溶液（10%重量）混合，获得一系列的Au纳米颗粒的浓度。将细胞/明胶溶液（100μL）与不同浓度的纳米粒子用移液器吸取到单独的间距器中以用于成像。在成像实验以后，细胞/明胶样品从逆电流器中提取并溶解在1%的硝酸中用于金纳米粒子的定量测定，测定使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）。 .超声和光声成像系统结合是使用一个集成的光声和超声成像系统进行超声和细胞/明胶溶液的多波长的光声成像，如图1a。成像系统包括一个带有一个定制的LabVIEW程序控制的超声脉冲器/接收器，脉冲激光器，数据采集单元，和所有三维机械扫描需要的运动轴。一个25Hz的单元素聚焦（震源深度= 25.4毫米，f # = 4）超声传感器是用来获取的组织幻影的超声和光声图像。可调谐OPO 激光系统在720nm波长的操作（7 ns的脉冲持续时间，脉冲重复频率为10 Hz）是用来产生光声瞬态。激光辐射通过7个600μm直径的光纤束来传送。在束近端，所有的纤维排列在一个圆形的配置被耦合到激光束。在其近端，纤维分布在周围并且连接到换能器，也是是说超声换能器的声焦域和和纤维光束空间（图.1b)一致。这种集成探针连接到运动轴允许组织幻影机械扫描。 在离线处理中，光声和超声信号从A线记录的每侧步扫描获得中提取。数字带通滤波器（5-45 MHz）应用这些原始的射频（RF）信号来降低噪声。希尔