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光电论坛第三期
光声成像的未来

                          主讲:汪立宏博士
时间:2008年6月29日,19:00-20:00
摘要:Commercially available high-resolution 3D optical imaging modalities—including confocal microscopy, two-photon microscopy and optical coherence tomography—have fundamentally impacted biomedicine. Unfortunately, such tools cannot penetrate biological tissue deeper than the optical transport mean free path (about 1 mm in the skin). Photoacoustic tomography, which combines strong optical contrast and high ultrasonic resolution in a single modality, has broken through this fundamental depth limitation. In this presentation, the future of photoacoustic tomography is envisaged after the state of the art is reviewed.




详细内容:

美国圣路易斯华盛顿大学教授、教授汪立宏作了题为《光声成像的未来》的报告。报告会由华中科技大学副校长、武汉光电国家实验室常务副主任骆清铭教授主持。
   为了让师生们能更加深入理解报告内容,在讲座前汪立宏教授做了大量、细致的准备工作,他将全部英文演讲稿翻译成措辞严谨、生动易懂的中文讲稿。
   讲座开始后,汪立宏教授首先对骆校长的邀请和学校对生物医学光子学学科发展的支持表示感谢,并简短介绍了自己如何从华中理工大学光电系学生,走向国际生物医学光子学科研前沿的发展历程。
接着,汪立宏教授向师生们介绍了光声成像的发展历史、现状、人们使用光学成像的动机和光学成像所面临的挑战。他展望了光声层析成像的发展前景,提出了十二点预测,他认为:(1)光声显微成像技术将会成为主流光学显微成像技术;(2)黑色素瘤检测将是光声显微成像技术应用中非常重要的一部分;(3)基于光声显微成像技术的内窥镜将会在胃肠癌诊断方面发挥独特的作用;(4)使用光声层析成像技术同时进行功能成像和分子成像,可以为肿瘤诊断提供最佳的灵敏度和特异性;(5)高分辨率、高成像深度的光声层析成像将在报告基因成像中对传统光学成像起补充作用;(6)多普勒光声层析成像能够在体地对血流实现高空间分辨率和速度分辨率的成像;(7)光声层析成像将成为第一个独立在体测量氧代谢率的成像方法;(8)前哨淋巴腺成像将是第一批光声成像较为合适的应用对象之一;(9)在体多尺度光声层析成像技术将为多尺度生物学研究提供有效的工具;(10)同时进行光声和热声层析成像将对乳腺X射线照相术是有益的补充或是取代之;(11)光声和热声层析成像技术能够提供大脑的结构和功能成像,而且它们是廉价的、高分辨率、实时成像系统,甚至可以做成病床边的仪器;(12)射频诱导的热声层析成像能够在使用射频敏感的造影剂时,实现高分辨率、高灵敏度、高成像深度的分子成像。
讲座后,汪立宏教授还回答了师生们的提问。
   此次讲座令在座的师生受益匪浅,激发了大家对光声成像这种新技术的浓厚兴趣。汪立宏教授无疑给全体师生们带来了一道学术盛宴。


附汪立宏教授简介:
   汪立宏博士现任美国圣路易斯华盛顿大学生物工程系Gene K. Beare杰出教授,是国际生物医学光学学会 (IBOS) 主席,国际光学工程学会 (SPIE)、美国光学学会 (OSA)、美国医学和生物工程学会 (AIMBE)、美国电子和电气工程学会(IEEE)等学会会士; 担任Applied Optics、Journal of Biomedical Optics编委以及Nature Biotechnology, Nature Photonics, PNAS, APL、OP、AO等33种权威刊物的审稿人。多次担任国际会议主席; 十次担任美国国家卫生局科研项目的首席科学家; 获科研经费超过一千万美元; 编著了生物医学光学最早的教研书之一; 作特邀报告160余次; 曾在Nature Biotechnology、Nature Protocols、 Physical Review Letters、Optical Letters和Applied Optics等国际权威学术刊物上发表学术论文150余篇,均被SCI收录, 他引逾1500次。
作为国际生物医学光学领域的开拓者之一,主要学术成就包括:
   1)在国际上率先发展了Monte Carlo方法,并编制程序模拟了生物组织中光子传输规律,该方法和程序已成为本领域基础理论研究的经典内容。
   2)将光波与超声波技术进行了有效地结合,发明了暗场共焦光声显微镜,首次展示了活体小动物的功能性光声层析成像,并取得高质量的成像效果,填补了高分辨深层光学成像的空白,研究成果多次发表于Nature Biotechnology 和 Nature Protocols。首次报导了光声层析的精确逆向重建方法,为将来的光声成像的研究工作奠定了坚实的基础。实验上发现了光声多普勒效应, 为血流成像提供了一种新的机制。
   3)成功实现了生物组织的脉冲微波感应热声层析成像,通过精确重建算法,在生物组织深部的空间分辨率可达到0.5mm。
   4)首次实验上实现了声光层析成像,发明了扫频声光成像,阐明了生物组织等散射介质中的声光调制机理,开辟了物理学的新领域。
   5)深入研究了光学偏振弱相干层析成像理论,建立了生物组织散射特性与深度分辨率的定量关系, 发明了密勒光学相干成像。




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