作者单位
摘要
1 陆军军医大学, 西南医院 检验科, 重庆  400038
2 同济大学附属同济医院 放射科, 上海市催化医学前沿科学研究基地, 同济大学医学院生物医学工程与纳米科学研究院, 上海  200065
长余辉发光材料是一种能储存外界激发光能量、在激发光停止激发后仍能持续发光的材料。由于其长余辉寿命、无需原位激发、无组织背景信号干扰和高信噪比等优点,纳米长余辉发光材料广泛应用于生物医学检测、生物成像和肿瘤治疗领域。本文综述了近年来纳米长余辉发光材料在生物医学检测、生物成像和肿瘤治疗(化疗、光热治疗、光动力治疗和免疫治疗)方面的应用进展,并进一步探讨了其在生物医学应用中所面临的挑战,对其未来的发展趋势也进行了展望。
纳米长余辉发光材料 余辉发光 生物医学检测、生物成像 肿瘤治疗 persistent luminescent nanoparticles afterglow biomedical detection biological imaging tumor therapy 
发光学报
2024, 45(2): 252
作者单位
摘要
1 东南大学智能影像与介入医学国家级重点实验室培育建设点,江苏 南京 210009
2 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所劳伯特生物医学成像研究中心医学成像科学与技术系统重点实验室,广东 深圳 518055
近红外二区(NIR-Ⅱ)金纳米团簇(Au NCs)具有明亮的多色荧光、良好的生物相容性和可肾脏清除的特性,已成为当前生物医学光子学领域中备受关注的纳米材料。首先介绍了NIR-Ⅱ Au NCs的合成方法,讨论了其面临的低产率和缺乏规模化制备的问题。其次,介绍了NIR-Ⅱ Au NCs的表面调控技术,讨论了调控团簇表面结构、组成和形态的方法,以及增大发光波长和提高荧光量子产率的方法。然后,总结了NIR-Ⅱ Au NCs在血管成像、淋巴管和淋巴结成像、肿瘤成像以及成像引导治疗等方面的最新研究进展。最后,讨论了NIR-Ⅱ Au NCs在生物医学光子学领域中面临的机遇与挑战。
生物光学 金纳米团簇 近红外二区荧光 生物医学光子学 生物成像 成像引导治疗 
中国激光
2024, 51(3): 0307201
作者单位
摘要
浙江大学光电科学与工程学院,浙江 杭州 310027
主要综述高分辨血管成像技术及其在生物医学领域中的应用,侧重评述适用于高分辨血管图像的定量表征方法。血管图像定量表征主要包括3个步骤:图像预处理、血管图像重建及定量特征获取、定量参数的统计学分析。同时,对每个步骤中所涉及的算法流程、准确性评估及后续算法的优化方向进行详尽的阐述。此外,探讨多种血管和血流参数所反映的生物学信息在临床上的参考意义,并结合具体的疾病场景,介绍多参数分析模型在区分不同疾病发展阶段方面的能力。本文的阐述不仅体现了高分辨血管成像技术及定量表征方法的潜在价值,也展示了它们在推进生物医学基础研究和临床诊断等方面的光明前景。
医学和生物成像 高分辨成像 血管造影 层析成像图像处理 定量表征 参数分析 
激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211026
作者单位
摘要
厦门大学公共卫生学院分子影像暨转化医学研究中心,福建 厦门 361104
荧光碳量子点作为一种特殊的量子点,具有卓越的荧光性能以及可调控的表面化学性质,在生物成像、疾病诊断和治疗等生物医药领域中备受瞩目。基于近期的文献报道,详细介绍和总结了碳点在医药领域中的应用及其相关机制和特性。概述了碳点在生物医药应用中所面临的挑战,并提出了潜在的解决方案。最后,对未来的研究方向提出了建议,以期进一步拓展碳点在生物医药领域中的应用范围,为医学领域的创新和发展提供理论依据。
生物光学 碳量子点 生物成像 疾病诊断 疾病治疗 
中国激光
2024, 51(3): 0307301
作者单位
摘要
1 厦门大学 分子疫苗学与分子诊断学国家重点实验室,分子影像暨转化医学研究中心,福建 厦门 361102
2 南京邮电大学 有机电子与信息显示国家重点实验室,信息材料与纳米技术研究院,江苏 南京 210023
基于光子反射、散射和自发荧光的减弱,近红外二区窗口能够实现高分辨率和信噪比的生物荧光成像,在各种生物医学应用中发挥着重要作用。构建供体⁃受体⁃供体结构是设计近红外二区有机小分子的有效方法,基于苯并噻二唑结构的近红外二区有机小分子不仅能够实现光学成像,还能利用光激活的激发态能量转换实现光学治疗。本文总结了基于苯并双噻二唑(Benzobisthiadiazole,BBT)和[1,2,5]噻二唑[3,4‑g]喹喔啉([1,2,5]thiadiazolo[3,4⁃g]quinoxaline,TQ)结构的近红外二区有机小分子在生物成像和成像引导的治疗中的研究进展,并对未来近红外二区有机小分子的设计和应用进行了展望。
近红外二区 苯并噻二唑 生物成像 光学治疗 NIR-Ⅱ benzothiadiazole bioimaging phototherapeutics 
发光学报
2023, 44(9): 1667
作者单位
摘要
中南大学基础医学院生物医学工程系,湖南 长沙 410013
近年来,有机半导体聚合物点(Pdots)以其光吸收截面大、稳定性好、生物相容性好、光物理性质可调等特性受到了广泛关注。聚合物点已被应用于生物传感、生物成像以及光学治疗等生物光学应用领域,对即时检测、活体成像、肿瘤治疗等具有重要意义。本文简要介绍了聚合物点的发光原理、制备方法、性能表征和修饰策略,总结了聚合物点在生物传感、生物成像以及光治疗应用中的最新研究进展,并分析了聚合物点在生物光学领域面临的挑战及未来的发展方向。
生物光学 生物传感 生物成像 光学治疗 有机半导体 聚合物点 
中国激光
2023, 50(15): 1507401
作者单位
摘要
1 南开大学现代光学研究所,天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室,天津 300350
2 天津市口腔医院病理科,南开大学附属口腔医院病理科,天津 300041
3 天津市口腔医院口腔黏膜病科,南开大学附属口腔医院口腔黏膜病科,天津 300041
4 天津市口腔医院口腔颌面外科,南开大学附属口腔医院口腔颌面外科,天津 300041
目前,口腔黏膜病的筛查和诊断主要依靠临床医生的目视观察和触诊,组织病理学仍然是口腔癌诊断的金标准。目视观察、触诊和组织病理学方法都存在不同的局限性。近年来,随着影像学技术的不断发展,X射线计算层析、核磁共振、超声、荧光、光声、光学相干层析等技术逐渐被应用于口腔黏膜病的成像研究。不同影像学技术的成像原理、成像能力及性能各不相同,在口腔癌的筛查与诊断中可以发挥不同的优势,具有极大的临床应用潜力。本文主要总结了现有影像学技术在辅助口腔癌筛查和诊断中的研究进展,分析了它们的临床适用性,并预测了口腔癌筛查与诊断影像学技术未来的发展趋势。
医用光学 医学和生物成像 口腔癌 影像学技术 筛查 诊断 
中国激光
2023, 50(15): 1507101
余永建 1王越 2,*李寰 2周文超 2[ ... ]吴一辉 1,2,**
作者单位
摘要
1 温州医科大学眼视光学院,浙江 温州 325035
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光学系统先进制造技术重点实验室,吉林 长春 130033
3 中国科学院大学,北京 100049
针对高通量荧光显微成像中高密度、低信噪比、亚衍射极限荧光斑点的自动化精准检测和定位问题,基于UNet提出一种轻量级神经网络方法。该方法采用挤压和激发通道层注意力机制和残差模块优化特征信息,构建密度图和偏移量多输出架构,直接执行检测和亚像素定位。在公开数据集和模拟数据集进行实验,所提方法对低信噪比和高密度的荧光点检测优于当前算法,尤其对于达到衍射极限的高密度荧光点,有很好的检测性能,比如在128×128像素具有1200个荧光点并且大部分点达到衍射极限的图像下。所提算法对斑点的识别精度F1分数超过97.6%,定位误差为0.115 pixel,相比最新deepBlink方法,F1提升16.2个百分点并且定位误差减小0.63 pixel。
荧光显微镜 数字图像处理 模式识别 神经网络 医学和生物成像 
激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1412004
李怡霏 1,2何木斌 1,2吴天翔 1,2周静 1,2[ ... ]钱骏 1,2
作者单位
摘要
1 浙江大学 光电科学与工程学院 先进光子学国际研究中心, 浙江 杭州 310058
2 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310058
共聚焦显微镜具有较高的空间分辨率和信号背景比,能对生物样品进行三维层析成像,在医学与生物学领域有着广泛的应用。近红外二区(NIR-II,900~1 880 nm)波段的光在生物组织中具有适中的吸收、较低的散射,以及非常弱的生物组织自发荧光,因此,NIR-II荧光活体成像具有大深度、高对比度等优势。点激发、点探测的NIR-II共聚焦显微技术结合了上述二者的优势,在大深度生物成像中具有高空间分辨率和高信号背景比等优点,因此在生物医学领域得到了广泛应用。此综述将从NIR-II共聚焦显微技术的原理出发,阐述其发展进程、以及基于此项技术开展的生物医学成像应用,探讨NIR-II共聚焦显微技术未来的改进和发展方向。
共聚焦显微镜 近红外二区 活体生物成像 confocal microscopy near-infrared II in vivobioimaging 
红外与激光工程
2022, 51(11): 20220494
作者单位
摘要
江南大学 理学院, 江苏 无锡 214122
活细胞观测可以获得细胞的生命状态, 是生物医学中众多研究的基础。然而多数活细胞因整体透明难以观测, 通常使用泽尼克相衬及微分干涉相衬等相位成像技术来增强图像衬度。但通用的泽尼克相衬显微镜和微分干涉相衬显微镜仪器复杂、成本高昂, 且依赖于沃拉斯顿棱镜和相衬环等特定光学元器件。提出了一种基于双目视强度传输方程的多模式相位成像方法, 利用显微镜双目视筒上两个相机同步拍摄的物体欠焦及过焦图像, 可求解强度传输方程得到物体的定量相位, 并进一步计算物体的泽尼克相衬图像及微分干涉相衬图像。数值模拟和成像实验结果显示双目视多模式相位成像能够提供高质量的泽尼克相衬及微分干涉相衬图像。方法不需要借助特殊光学器件或者复杂光路, 成本低且易于实现, 有能力替代昂贵的相衬显微镜及微分干涉相衬显微镜, 在非标记生物成像中获得更广泛的运用。
生物光学 相位成像 强度传输方程 泽尼克相衬 微分干涉相衬 多模式 非标记生物成像 biological optics phase imaging transfer of intensity equation zernike phase contrast differential interference contrast multimodal unlabeled biological imaging 
光学技术
2022, 48(3): 277

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