用于组织血流和光学参数同时测量的扩散散斑衬比分析方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61905272
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0511.生物、医学光学与光子学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The blood flow and optical parameters (the absorption coefficient and the reduced scattering coefficient) of the tissue are important parameters for human body. Although the information of the change in a certain parameter can be provided by the existing imaging methods, it is difficult to simultaneously measure multiple parameters including blood flow, the absorption coefficient and the reduced scattering coefficient. Diffuse speckle contrast analysis (DSCA), i.e., the combination of the advantages of laser speckle contrast imaging (LSCI) and diffuse correlation spectroscopy (DCS), can measure deep tissue blood flow. Our previous study showed that the dependence of diffuse speckle contrast on the source-detector distance and exposure time could remove the strong coupling between the parameters and further confine the solution to a smaller area. Based on our previous study, the new DSCA model is built by the use of diffusion approximation theory and the information for the intensity of diffuse speckle in this project. The DSCA system for measuring multiple parameters is built by the combination of the hardware, the data acquisition software and the solution algorithm for the cost function in DSCA model. The accurate and stable measurements of multiple parameters for human forearm can be obtained by DSCA system. The measurements of the absorption coefficient at different wavelengths can be further used to obtain blood oxygen parameter. The research of this project will contribute to simultaneously measure the blood flow and optical parameters of the tissue and provide a new technical approach for comprehensively describing the tissue hemodynamics and metabolic characteristics.
组织的血流和光学参数(吸收系数和约化散射系数)是人体重要参数,现有的成像方法虽然能提供某一参数的变化信息,但难以实现血流、吸收系数和约化散射系数等多个参数的同时测量。扩散散斑衬比分析(DSCA)结合激光散斑衬比成像(LSCI)和扩散相关谱(DCS)两者的优势能够实现深层组织的血流测量,我们前期研究发现:利用扩散散斑衬比度与光源-探测器距离、曝光时间的函数关系,可以去除参数间强烈的耦合关系,减小参数解存在的空间。在前期研究基础上,本项目拟采用扩散近似理论,结合扩散散斑光强信息,建立新的DSCA多参数测量模型;结合硬件、数据采集软件和模型中代价函数求解算法,获得DSCA多参数测量系统,在人体前臂实现准确和稳定的多参数测量;进而利用不同波长的吸收系数测量结果,获得组织血氧参数。本项目的研究成果有助于实现组织血流和光学参数同时测量,为全面描述组织的血流动力学和新陈代谢特征提供新的技术途径。

结项摘要

扩散散斑衬比分析(DSCA)结合激光散斑衬比成像技术和扩散相关谱技术两者的优势能够实现深层组织的全场成像,DSCA因具有简单、全场、高时空分辨率等优势在生物组织血流监测中具有重大发展前景。目前,DSCA虽然能够提供组织血流的变化信息,但难以实现血流、吸收系数和约化散射系数等多个参数的同时测量。本项目针对半无限大组织介质,基于辐射传输方程和扩散近似理论,结合多距离多曝光扩散散斑衬比度信息(MDME-DSCA)和组织有效衰减系数,建立DSCA多参数测量目标函数;分析目标函数中组织吸收系数、约化散射系数、血流信息等参数灵敏度。研究结果表明:MDME-DSCA可以去除多个参数之间强烈的串扰关系,减小参数解存在的空间,在数值计算和实验实现了多参数重建;约化散射系数对散斑衬比度的影响最为显著,吸收系数的灵敏度要小于约化散射系数和血流信息;校正了相机噪声、统计噪声等对散斑衬比度的影响,提高多参数测量结果的准确性和稳定性。本文的研究结果为监测各种病理状态下组织体内部的血流状态和光学参数提供了一种理论根据。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(1)
Resolution improvement in real-time and video mosaicing for fiber bundle imaging
光纤束成像实时和视频拼接的分辨率提高
  • DOI:
    10.1364/osac.435313
  • 发表时间:
    2021-10-15
  • 期刊:
    OSA CONTINUUM
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Huang, Yang;Zhou, Wei;Yang, Xibin
  • 通讯作者:
    Yang, Xibin
Real-time correction of transverse dislocation and distortion in probe-based confocal laser endomicroscopy imaging
基于探针的共焦激光内窥镜成像中横向位错和畸变的实时校正
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2022.128653
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
    Elsevier
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Baoteng Xu;Xibin Yang;Jialin Liu;Wei Zhou;Daxi Xiong;Xiaodong Wu
  • 通讯作者:
    Xiaodong Wu
Laparoscopic multi-exposure speckle imaging for quantitative flow measurement
用于定量流量测量的腹腔镜多重曝光散斑成像
  • DOI:
    10.1063/5.0033464
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    AIP Advances
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Qiong Wu;Jialin Liu;Baoteng Xu;Wei Zhou;Chi Wang;Xibin Yang;Daxi Xiong
  • 通讯作者:
    Daxi Xiong
Honeycomb pattern removal for fiber bundle endomicroscopy based on a two-step iterative shrinkage thresholding algorithm
基于两步迭代收缩阈值算法的纤维束内窥镜蜂窝状图案去除
  • DOI:
    10.1063/1.5143929
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    AIP ADVANCES
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Liu Jialin;Zhou Wei;Xu Baoteng;Yang Xibin;Xiong Daxi
  • 通讯作者:
    Xiong Daxi
Laparoscopic Laser Speckle Blood Flow Imaging Technology
  • DOI:
    10.3788/aos202242.0717001
  • 发表时间:
    2022-04-01
  • 期刊:
    ACTA OPTICA SINICA
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Wu Qiong,qiong;Zhou Wei,Wei;Xiong Daxi,Daxi
  • 通讯作者:
    Xiong Daxi,Daxi

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其他文献

利用CRISPR/Cas9技术定向编辑水稻过氧化氢酶基因OsCAT
  • DOI:
    10.13271/j.mpb.016.004929
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘家林;欧阳林娟;曾嘉丽;傅军如;贺浩华;朱昌兰;彭小松;贺晓鹏;陈小荣;边建民;徐杰;孙晓棠;周大虎;胡丽芳
  • 通讯作者:
    胡丽芳
水稻PAL基因的全基因组分析及胁迫表达研究
  • DOI:
    10.13417/j.gab.037.003881
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    基因组学与应用生物学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾嘉丽;欧阳林娟;刘家林;贺浩华;朱昌兰;彭小松;贺晓鹏;傅军如;陈小荣;边建民;徐杰;孙晓棠;周大虎;胡丽芳
  • 通讯作者:
    胡丽芳
植物激素调控水稻花药发育的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    江西农业学报 2020,32(10):7~11
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈亚琦;项圆圆;刘家林;王联红;张秋云;贺浩华;胡丽芳
  • 通讯作者:
    胡丽芳
水稻SOD基因家族的全基因组分析及逆境胁迫下表达研究
  • DOI:
    10.13271/j.mpb.016.002753
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘家林;欧阳林娟;曾嘉丽;傅军如;贺浩华;朱昌兰;彭小松;贺晓鹏;陈小荣;边建民;徐杰;孙晓棠;周大虎;胡丽芳
  • 通讯作者:
    胡丽芳
CRISPR/Cas9介导靶向敲除水稻过氧化氢酶基因OsCAT
  • DOI:
    10.13271/j.mpb.016.003926
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾嘉丽;欧阳林娟;刘家林;贺浩华;朱昌兰;彭小松;贺晓鹏;傅军如;陈小荣;边建民;徐杰;孙晓棠;周大虎;胡丽芳
  • 通讯作者:
    胡丽芳

其他文献

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相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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