本研究在分析现有散射介质聚焦方法的基础上,提出一种利用单元裂解进行波前位相调制,将经过强散射介质的散射光聚焦的快速收敛方法.文中详细地描述了这一新方法的原理,并同现有逐个单元调节方法进行运行对比.单元裂解方法的物理本质,即为实现空间光调制器的调制各单元光波之间同位相干涉.本方法具有更高的信噪比,并且聚焦收敛的速度快.这一新方法为进一步开展生物成像的光学理论研究提供了新思路.

量子成像是是利用辐射场的量子涨落来获取物体信息的一种非局域成像方法.本文介绍了量子成像的一般概念,包括其理论基础、实验装置和发展历史.基于它在空间分辨率、抗干扰能力和图像采集时间等方面的独特优势,本文介绍了其在生物医学领域的潜在应用前景,主要应用有:鬼磁共振血管造影技术,量子成像可以在更大的并行加速因子条件下,近乎完美地对背景噪声进行抑制;量子光学相干断层扫描技术,量子成像在处理群速度色散和图像分辨率方面有着绝对优势;X射线量子成像,可以在保持图像质量的前提下降低辐射剂量.此外,若在单像素成像实验中考虑介质的多重散射,量子成像则可以实现对生物组织的单像素透射成像.

散射介质成像是生物医学成像领域的一个重要研究方向,对生物医学临床的诊断有着重大的意义.结合散斑相关法和压缩感知技术,提出了一种散射介质成像方法.该方法与传统散射介质成像方法相比,将减少图像采集、图像重建所记录的数据量,提高图像处理的效率,并且降低了系统的搭建成本.试验结果表明,结合TVAL3信号重构算法和双谱分析法的散射图像重建算法,随着采样率的增大,峰值信噪比平稳上升,为散射介质成像方法在生物医学成像领域的运用提供了一种有效方案.

目的:构建c(RGDyk)环肽修饰的脂质体包载量子点,用于脑胶质瘤的精准成像,实现术中荧光成像引导的肿瘤精准切除.方法:以氢化大豆磷脂,二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇-氨基和胆固醇为材料,经逆向蒸发法,制备包载ZnCdSe/ZnS量子点(QDs)的脂质体(QDs-Lip);经EDC/NHS介导的缩合反应,将c(RGDyk)环肽与QDs-Lip表面氨基键合,制备c(RGDyk)环肽修饰的量子点脂质体[QDs-c(RGDyk)-Lip].动态光散射(DLS)以及透射电镜(TEM)技术对QDs-c(RGDyk)-Lip进行了粒径与形态表征.同时,荧光光谱和DLS考察QDs-c(RGDyk)-Lip在生理相关介质中的荧光稳定性与粒径稳定性.体外MTT和细胞摄取实验评价QDs-c(RGDyk)-Lip对PC12和C6的细胞毒性及其对脑胶质瘤细胞的靶向性.原位脑胶质大鼠经尾静脉注射QDs-c(RGDyk)-Lip后,对脑胶质瘤激光照射,进行荧光成像并实施手术切除,HE染色确证手术切除精准度.结果:DLS和TEM表明QDs有效包裹在脂质体内.DLS显示游离QDs粒径大小约为35 nm,而QDs-c(RGDyk)-Lip粒径增大至175 nm,显示为较窄分布特征(PDI=0.12);TEM可见QDs-c(RGDyk)-Lip呈囊泡状,其中心可见数个微小QDs聚集.QDs-c(RGDyk)-Lip在激光照射下发射紫色荧光,最大发射波长610 nm.而且,QDs-c(RGDyk)-Lip在生理介质中展现出较好的荧光稳定性和粒径稳定性.体外细胞毒性实验表明QDs-c(RGDyk)-Lip仅在高浓度对PC12或C6细胞具有微弱毒性.C6细胞能特异性摄取QDs-c(RGDyk)-Lip,进而发射强荧光.而且预先用游离RGDyk孵育封闭靶位,C6细胞对QDs-c(RGDyk)-Lip摄取被明显抑制,表明QDs-c(RGDyk)-Lip对脑胶质瘤特异靶向性.动物实验表明QDs-c(RGDyk)-Lip静脉注射后能高效靶向原位荷瘤大鼠脑胶质瘤,使其发射强荧光引导手术精准切除.结论:RGDyk环肽修饰的脂质体结合量子点构建QDs-c(RGDyk)-Lip,可以作为一种安全、稳定的荧光探针,能够特异靶向脑胶质瘤组织,引导手术精准切除.