摘要:缺血是影响周围神经损伤修复的重要因素，而外泌体被证实具有促血管再生作用。为了进一步研究外泌体治疗伴缺血周围神经损伤的细节过程与疗效。本文利用葡萄糖修饰近红外二区量子点标记脂肪干细胞来源外泌体（QDs-ADSC-Exos），实现外泌体治疗伴缺血周围神经损伤的活体近红外二区（NIR-II）长时程成像。实验结果证实量子点可用于体外无创标记外泌体，QDs-ADSC-Exos在NIR-II区间下显示出高强度荧光信号，在体内具备良好的NIR-II活体成像特性；QDs-ADSC-Exos在伴缺血周围神经损伤中表现为在神经损伤局部的聚集；神经功能学评估果表明，QDs-ADSC-Exos能促进有效神经功能再生。本研究证明外泌体在伴缺血周围神经损伤治疗中的潜力，也发现外泌体治疗伴缺血周围神经损伤的时空变化特征，为了进一步优化外泌体治疗方案提供了客观依据。

摘要:相干拉曼散射显微镜凭借其化学特异性、无标记成像能力、高光谱分辨率和高灵敏度，被广泛认为是解决生物医学问题的强大工具。然而，相干拉曼散射成像技术的临床应用长期以来受到环境敏感性的影响和大体积固体激光器的阻碍。超快光纤激光器凭借其紧凑性和稳定性，能够有效克服这些缺点。文章对于光纤光源在相干拉曼散射成像中的不同实现方法和研究进展进行了评述，主要包括超连续谱光纤光源、孤子自频移光纤光源、光纤参量振荡器、同步光纤光源，并对未来发展进行了展望。

摘要:近红外二区（the second near-infrared window，NIR-II，900~1880 nm）荧光成像具有信号背景比高、穿透深度大的优势，在生物医学领域具有广泛的应用前景。对NIR-II成像窗口的划分有利于优化成像过程，其中，NIR-IIx（1400~1500 nm）成像窗口得益于其独特的水吸收，可以有效抑制散射背景，实现高对比度成像。文章通过仿真模拟和活体实验，系统评估了NIR-IIx窗口的成像潜力。为了更好地推进NIR-IIx荧光成像的临床转化，研究采用美国食品及药物管理局（FDA）批准的有机小分子染料吲哚菁绿（Indocyanine Green，ICG）作为荧光探针，利用其延伸至NIR-II的荧光发射拖尾，实现了高对比度和清晰度的小鼠血管和肠道的NIR-IIx成像。此外，研究还结合同样通过FDA认证的亚甲基蓝（Methylene Blue，MB），成功实现了高质量的NIR-II双通道成像，精准定位小鼠的血管和淋巴结。文章进一步挖掘了NIR-IIx在生物成像上的独特优势和临床应用的潜力，并为NIR-II荧光成像的临床转化提供了重要参考。

摘要:在近红外二区（the second near-infrared window，NIR-II，900-1880 nm）的荧光成像具有高信号背景比、高清晰度和优秀的组织穿透能力，是实时手术导航的理想选择。然而，对于单通道成像，外科医生不得不经常在手术区域和显示器上的NIR-II图像之间切换观察。为此，开发了一种共轴双通道成像系统，它可同时对可见光和1100 nm长通的荧光成像。该系统采用定制的共轴双通道镜头并优化了畸变，实现了通道间图像的精确对齐，所测得的误差均小于±0.15 mm。此外，两通道共用了对焦镜组，因而简化了对焦操作。结合使用美国食品及药物管理局批准的吲哚菁绿为探针，成功实现了双通道导航的大鼠淋巴结切除和临床上对重建后皮瓣的血供恢复情况的评估。这种方法能让手术更为精准和高效，并为NIR-II荧光成像的进一步临床转化提供有价值的参考。

摘要:高时空分辨率的多脑区同步成像是神经科学研究中的关键需求，然而传统多光子显微技术受限于单视场成像模式，难以实现跨脑区的大范围神经活动观测。多视场多光子成像技术通过物镜前/后光路的视场分割策略，结合波长编码、空间分光及时间门控等多维信号解析方法，有效突破了传统技术的时空分辨率限制。该技术可实现毫秒级时间分辨率与微米级空间分辨率的跨脑区同步成像，为揭示皮层间功能耦合、皮层-亚皮层神经环路协同机制以及全脑尺度神经信号传播动力学提供了全新研究范式。未来，通过与内窥成像、自适应光学像差校正、光刺激以及深度学习的图像解析等技术的深度融合，多视场多光子成像将进一步推动神经环路功能架构的精准解析，并在神经退行性疾病诊疗与脑机接口开发等临床转化领域展现重要价值。

摘要:皮肤光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography， OCT）为皮肤组织结构和病理特征分析提供了高分辨率影像基础。开发自动化图像分析方法（如分割与分类）对辅助皮肤病诊断及治疗评估具有重要临床价值，可为医疗决策提供定量支持。相较于传统方法和早期机器学习（Machine Learning， ML）技术，深度学习（Deep Learning， DL）显著提升了分析效率与可重复性，有效减少人工耗时。该文系统综述了当前DL技术在皮肤OCT图像分析中的应用进展，着重探讨其在图像降噪、皮肤分割和皮肤癌诊断中的技术路径，并指出该领域亟待解决的模型泛化性、数据异构性等问题，为后续研究提供理论参考与技术发展方向的指引。

摘要:相干拉曼光谱及成像技术作为一种新型的无标记检测技术，凭借其高特异性、非侵入性等优势，已在生物医学、材料学等领域得到广泛应用。近年来，时间拉伸技术与相干拉曼光谱技术的结合，有效突破了传统光谱仪在采样速率和光谱范围方面的限制，为高速、宽带拉曼光谱及成像提供了新思路。本文首先阐述时间拉伸的基本原理及其理论，概述该技术在其他领域的应用成果，随后系统梳理基于时间拉伸的相干拉曼光谱技术的研究进展。最后对基于时间拉伸的相干拉曼光谱技术的未来发展进行了展望。

摘要:脑创伤是危害人类健康最严重的疾病之一，灵敏快速的检测方式是对其进行准确有效治疗的有力保障。太赫兹波和拉曼光谱技术因其在技术上的互补性，在生物医学诊断等领域有着广泛的应用前景。本文针对脑创伤检测方面的需求和难点，总结了太赫兹波和拉曼光谱技术在脑创伤检测中的应用研究。首先介绍了太赫兹成像技术与光谱技术的发展现状，并分别介绍了两种技术在脑创伤检测中的应用研究；除此之外，文章概述了拉曼光谱的原理及分类，并讨论了拉曼光谱技术在脑创伤组织、体液及生物标志物检测中的研究进展。最后，文章对太赫兹波与拉曼光谱技术在脑创伤的检测中的发展趋势进行了分析，为太赫兹波与拉曼光谱技术应用于脑创伤的快速、准确诊断中提供了新的研究思路。

摘要:牙釉质脱矿通常发生在龋病的早期。研究牙釉质脱矿的微观机制对预防和治疗龋病具有重要意义。太赫兹技术，特别是连续波太赫兹近场扫描显微镜技术，以其纳米级分辨率在生物医学成像领域具有广阔的应用前景。此外，与传统的太赫兹时域光谱相比，便携式固体源作为发射源具有更高的功率和信噪比，更低的成本，可以获得更精确的成像。在本研究中，我们利用连续波太赫兹近场扫描显微镜系统进一步突破了传统太赫兹成像技术的分辨率限制，成功实现了纳米尺度下脱矿牙釉质的近场成像。我们敏锐地观察到，随着脱矿的加深，牙釉质的近场信号明显降低，这主要是由于介电常数的降低。这一新方法为牙釉质脱矿的微观过程提供了有价值的见解，为龋病进一步的研究和治疗奠定了基础。

摘要:通过微结构、生物力学和生物化学等方式，成纤维细胞能够支持许多基本器官功能的实现。在过去几十年中，尽管荧光、光声转换和拉曼散射等技术取得了巨大进步，但它们的侵入性和有限的空间分辨率阻碍了成纤维细胞的单细胞表征。在这里，我们以小鼠胚胎成纤维细胞为例，基于太赫兹纳米显微镜提出了一种可以在单细胞尺度研究成纤维细胞成分分布的新方法。与表面形貌相比，太赫兹纳米成像可以实现小鼠胚胎成纤维细胞成分的可视化，如细胞膜、细胞质、细胞核和细胞外囊泡。值得注意的是，我们通过实空间方式观测了雷帕霉素处理对细胞外囊泡数量增加的影响。此外，截线和区域统计分析建立了不同细胞成分表面形貌和太赫兹近场幅值之间的对应关系。本工作为表征药物治疗效果提供了新途径，在疾病诊断和药物开发中具有潜在应用前景。

摘要:三七作为珍贵中草药，其药效品质与皂苷含量密切相关，而皂苷含量呈现显著产地差异性。为准确鉴别三七产地并保障药材质量，该研究提出结合太赫兹精密光谱技术与卷积神经网络算法的新方法。实验收集中国云南省红河自治州、昆明市、曲靖市和文山自治州四个产区的40份三七样本，分别采用太赫兹光谱与高效液相色谱技术进行检测分析。基于获取的光谱和色谱数据，研究构建并训练了卷积神经网络模型以实现产地分类。实验结果显示，太赫兹光谱技术结合卷积神经网络模型的分类准确率达到92.5%，较高效液相色谱数据结合同类型模型的分类准确率（82.5%）提升显著。该发现证实太赫兹光谱技术在中草药成分解析与产地溯源方面具有应用潜力，为中药材的快速无损检测与精准识别提供了新型科学手段。

摘要:本研究采用了一种太赫兹超材料传感器，用于抗血栓药物波立维快速、精准检测，以满足药物含量监测对效率和灵敏度日益提高的需求。研究从波立维的太赫兹振动特性出发，确定其在1~3 THz频段的特征吸收峰。基于此，设计了一种具有双偏振谐振特性的超材料传感器，能够同时增强波立维两个特征吸收峰的传感信号。实验结果表明，该传感器在波立维定量检测中，通过建立的双指标判定模型，实现了高拟合度（R²>0.97）的定量分析，最低检测限为117.88 μM。总的来说，本研究提出的太赫兹超材料传感器在波立维含量监测中展现了优越性能，同时为临床药物监测和更广泛的生化样品分析提供了新工具。

摘要:中枢性性早熟（central precocious puberty， CPP）主要由下丘脑-垂体-性腺轴提前激活引起，这会导致激素水平异常并引发大脑结构与功能变化，使CPP患儿的神经血管耦合机制在任务状态下与正常儿童不同。针对现有临床诊断存在假阴性、肥胖干扰和生理痛苦等问题，基于功能性近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy， fNIRS）技术，对来自天津医院的167名儿童（正常85例，CPP患者82例）任务相关脑激活特征进行了分析，并构建了CPP辅助诊断模型。研究发现，正常组在心算（mental arithmetic， MA）期间的前额叶激活区域多于CPP组，女性激活区域多于男性。通过选取相关性出现频次最多和负相关幅度最大的两个通道的均值、方差、峰度和偏度作为输入特征，所构建模型的分类准确率达到79.1%。本研究为CPP的快速筛查及发病机理研究提供了新的重要参考。

摘要:近红外光谱属于分子振动光谱，溶液温度变化会造成O-H等分子振动及氢键等分子间作用力改变，进而引起吸收光谱的强度及谱峰变化，影响血糖等微弱成分检测精度。为解决温度扰动对于光谱检测及建模分析的影响，提出一种基于水光谱组学与双光谱二维相关光谱（2T2D-COS）的温度扰动判别方法。对仿体溶液在温度扰动及葡萄糖浓度扰动下的漫反射吸收光谱进行2T2D-COS分析，提取温度和糖浓度变化造成的光谱变化特征，得到不同扰动下的水光谱模式。实验结果表明，温度变化0.1 ℃与葡萄糖浓度变化45 mg/dL强度相当。进一步建立基于原始光谱、水光谱特征和2T2D-COS异步谱的温度扰动异常光谱判别模型，其中基于2T2D-COS异步谱特征的判别模型准确率达到95.83%，剔除异常样本后葡萄糖浓度预测均方根误差降低了51.89%，为提高近红外光谱在体血糖检测的精度提供了基础。

摘要:呼气CO浓度作为一些疾病诊断的标志物备受关注，目前CO浓度检测仪存在灵敏度低，响应时间慢的问题。因此采用中心波长为4.59 μm的量子级联激光器和3.8 m多通池搭建一套基于吸收光谱技术的灵敏度高、响应时间快的呼气CO测量系统。采用直接吸收（DAS）和波长调制（WMS）技术对CO浓度检测分析，得到DAS的线性度为0.998，检测限可达3.68×10^-8（体积比）；WMS技术检测在CO浓度小于6.00×10^-6的线性度为0.998，检测限可达3.00×10^-9。通过Allan方差分析获得了DAS和WMS的最佳积分时间分别为170 s和250 s，对应的探测极限分别为2.00×10^-9和3.00×10^-10。最后对14个志愿者进行呼气CO检测，结果表明可以很好区分吸烟者和非吸烟者，为戒烟门诊判断吸烟者情况提供了科学有效的工具。

摘要:概述了高光谱检测技术在烟叶品质关键参数无损检测中的应用研究进展。探讨了利用该技术对烟叶中的总糖、还原糖、总氮、烟碱、淀粉、氯和钾等化学成分进行快速检测的方法及装备。指出了不同烟草样本形态对光谱数据的影响。分析了高光谱技术在烟草田间管理、采收优化、在线分级等应用场景中的优势与挑战。提出了高光谱技术与人工智能结合构建烟叶化学成分预测模型的广阔前景，为提升烟草行业的检测效率和质量提供了科学依据与参考。

摘要:本文介绍了一种基于ARM CPU的高速鲁棒的双波段热成像测温相机，该测温仪由低分辨率长波红外探测器、数字温湿度的传感器和CMOS传感器组成。针对热红外图像中人脸与背景对比度大的现象，本文探索了一种平衡了人脸检测精度与速度的折衷方案，并提出了一个超型轻量级热红外人脸检测，将之命名为YOLO-Fastest-IR。基于YOLO-Fastest设计了四种不同尺度的热红外人脸检测器YOLO-Fastest-IR0至IR3。为了对4个超轻量级网络训练和测试，本文还设计了一套多用户低分辨率热人脸数据集（RGBT-MLTF），并对四个网络完成了训练。实验表明，轻量级卷积神经网络在热红外人脸检测任务中表现出色。该算法在定位精度和速度上均优于现有的人脸检测算法，且更适宜部署在移动平台或嵌入式设备中。在红外图像（IR）中获取感兴趣区域后，根据热红外人脸检测结果对RGB相机进行引导，实现RGB人脸的精细定位。实验结果表明，YOLO-Fastest-IR在树莓派4B上的帧率高达92.9 FPS，在RGBT-MLTF测试集中人脸定位成功率达97.4%。最终实现了低成本、强鲁棒性和高实时性的测温系统集成，测温精度可达0.3 ℃。