生物体液在线光纤光谱仪的研制

介绍了一种直接检测生物体液的光纤光谱仪，根据光纤和毛细管的特性，作者设计了一种特殊的光纤探头，该探头可以直接插入生物体内，通过毛细管采集生物体液，并直接引入光路中，即样品不需进行任何预处理就可以直接测量。为了提高测量灵敏度，探头中的光纤采取分层排列以增加体液在光路中的路程，该探头可使测量过程简化并且实现在位监测。利用计算机的并行口输出脉冲以控制步进电机而动色耗棱镜转动，用光电位增管接收其光谱信号，     

生物组织光学参数：优化散射系数（μ’s）的实时在位测定

利用了一套特殊设计光纤探头组成的稳定态光纤光谱仪测试生物组织的光学参数，从悬乳液(Intralpid)与模拟胶(Phantom)实验推导出优化散射系数(Reduced scattering coeffcient：μ’s)近红外谱测量经验公式。测量反射系数就可以计算出优化散射系数谱。计算结果用模拟胶作了验证，并对大鼠脑组织μ’s进行了实时在位测量，从而得到了一种μ’s在位测量的有效方法。     

探针式光纤探头的有效检测深度

研究了探针式光纤探头的有效检测深度。采用扩散方程描述光在强散射生物组织中的传播规律，运用纽曼边界条件，使用灵敏度矩阵对有效检测深度进行了研究。灵敏度矩阵和光源与检测器的空间位置分布密切相关。光源与检测器对的灵敏度矩阵定义为：光源位置和检测器位置分别作为光源的光场分布的乘积。设计了6组针对不同参数的模型，参数主要包括光源、检测器光纤芯径、光源、检测器光纤中心距、光纤探头所处的深度、生物组织的吸收系数和散射系数。对探针式光纤探头在各组模型中的有效探测深度进行了仿真，重点研究了六种参数对检测深度的影响。所得结论可以推广到分析光纤检测器的空间分辨率和多光纤检测器的研究中。     

生物组织中光场分布的有限元分析

基于对脑组织多层结构特殊性的认识,将有限元方法应用到脑组织的光场分布模拟研究中,即通过区域划分和分片插值确定基函数,并根据变分原理推导了辐射传输方程在边界条件下的泛函,进而得到每个单元的特征式和整个场的联立方程式,可求解联立方程式得到光场分布的模拟结果.最后,进一步讨论了有限元方法的合理性选择问题,给出有限元方法的适用条件是吸收系数远小于散射系数的生物组织.将此方法和蒙特卡罗方法模拟的光场分布进行比较,结果表明,有限元方法对脑组织内的光场分布模拟相当精确,同时模拟所用的时间大大缩短.     

生物组织光学参数:优化散射系数(μ′s)的实时在位测定

利用了一套特殊设计光纤探头组成的稳定态光纤光谱仪测试生物组织的光学参数,从悬乳液(Intralipid)与模拟胶 (Phantom) 实验推导出优化散射系数(Reduced scattering coefficient: μ′s)近红外谱测量经验公式.测量反射系数就可以计算出优化散射系数谱.计算结果用模拟胶作了验证, 并对大鼠脑组织μ′s进行了实时在位测量,从而得到了一种μ′s在位测量的有效方法.     

基于5Hz频率光诱发的脑电信号θ波的时-频分析

通过时-频法研究5 Hz频率先刺激前、光刺激中平均脑电信号θ波能量百分比的差异性.研究发现光刺激中能量百分比在前额(F8)、顶部(P4)、中央(C3)、颞区(T6)和枕部(O2)均有显著性增加.在枕部(O2)区域光诱发最初20 s内α波能量百分比从45％下降到30％,θ波能量百分比从25％上升到35％,θ波能量百分比呈上升趋势;中间20 s内,θ波能量百分比呈下降趋势,最后20 s,θ波能量百分比恢复到基线.以上结果说明在20～30s,5 Hz频率光刺激能够驱动脑电信号从优势脑波α波转向以θ波为主.对研究低频率光诱发响应,应用时-频脑电波能量百分比方法是一条新的途径.     

航天器交会对接中摄像机内参数在轨标定算法

针对航天器交会对接过程中位姿参数的测量问题,本文考虑到飞行器在轨运行期间,CCD相机受空间环境的影响,其内参数会发生变化的实际情况,提出航天器交会对接中摄像机内参数标定的线性方法.其主要特点是摄像机只需拍摄三幅光标点图像,无须知道该组光标点的任何几何信息.通过计算圆环点,建立绝对二次曲线对摄像机内参数的约束方程即可线性求解摄像机内参数.仿真实验表明,该方法在航天器交会对接中,使得摄像机内参数的标定具有简便、实时和鲁棒性强的特点.     

帕金森大鼠模型的影像特性

利用影像技术对帕金森病（Parkinsondisease，PD）大鼠模型的脑形态与功能信息进行了系统研究。利用磁共振（Magneticresonance imaging。MRI）及磁共振血管成像（Magneticresonanceangiography，MRA）获取PD大鼠脑部形态影像资料，利用质子磁共振波谱（1H—magneticreso—nancespectroscopy，1H—MRS）及CT灌注（CTperfusion，CTP）成像获取波谱及血流变化等功能影像学资料。研究结果表明PD大鼠在形态上影像无特征性异常，在功能影像学纹状体存在局部脑血流降低和波谱变化。