标定光学医疗仪器的▓非均质生物光学仿体的▓制备新方法

   中国科学技术大学奥门威尼斯APP多模态医疗影像与治疗实验室(MBIT, http://www.mbit.ustc.edu.cn)发展了一种用于标定光学医疗仪器的▓非均质生物光学仿体的▓制备新方法,为光学医疗仪器的▓精确标定校准和可溯源标准化提供了一条有效途径,研究成果在线发表于11月25日的▓生物光学领域著名期刊《 Journal of Biomedical Optics》。
   光学医疗仪器利用生物光子学原理来进行诊断治疗,具有非接触、快速性、无辐射等优点,在临床上具有越来越重要的▓作用。然而要实用化光学医疗仪器就必须克服生物组织光学测量结果的▓可溯源标准化问题,因此人们提出了生物组织光学仿体方案,即利用可以模拟生物组织光学特性的▓仿体来对光学医疗仪器进行标定与校准。如何实现能够精确模拟生物组织光学特性的▓仿体,成为实现光学医疗仪器标准化的▓关键之一。然而,过去所采用的▓生物组织光学仿体多数是□□均质仿体,不能模拟生物组织的▓真实形态学特征与光学参数非均匀分布特性。MBIT实验室提出并开发了一种基于3D打印技术的▓非均质生物组织光学仿体制备新方法。 

图1 生物组织光学仿体的▓建模与打印流程图


   首先通过对MR(核磁共振)图像的▓分析处理,重构出生物组织的▓数字模型。再将不同组织所对应的▓光学特性参数叠加到数字模型上构建出“数字仿体”。然后利用MBIT实验室所开发的▓仿体3D打印系统逐层沉积打印出与数字仿体相对应的▓实物仿体。该实物仿体采用果冻蜡作为仿体的▓透明基质材料,而散射剂和吸取剂则分别选用二氧化钛粉末和石墨粉。将三种材料按所需比例进行加热和混合,可以精确模拟生物组织的▓吸取系数和散射系数。通过打印基于MR图像的▓人脑组织切片模型,验证了该方法模拟组织结构特性的▓可行性;通过测量多层仿体的▓组织光学特性,并与其数字模型进行比较,验证了该方法模拟组织光学特性的▓可行性;通过将血管埋入仿体中并进行血流血氧测量,验证了该方法模拟组织生理特性的▓可行性。 

图2 人脑组织切片仿体模型与老鼠大脑仿体模型


   上述研究得到了国家自然科学基金委重大科学仪器研制项目的▓支撑。 
   论文链接:http://biomedicaloptics.spiedigitallibrary.org/article.aspx?articleid=2474097 

  (奥门威尼斯APP奥门威尼斯APP、生物医学工程中心)

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