研究方向:

我们聚焦于先进的智能光学成像技术(光学成像+机器视觉)及应用研究:

1、获取待测样品的内部三维空间结构与功能的微观图像信息(光学成像技术)

2、实现特征图像信息的自动分类与识别(机器视觉技术)

3、根据特征识别的需要,改进光学成像技术

以生物医学应用为例:

光子可以作为信息和能量的载体,对生物组织等进行信息读写操作,且普遍拥有侵入性小、安全性好(无辐射)、分辨率高、信息量丰富等优势。

利用内源性的光学散射、吸收等效应及其幅度、相位、空间、时间、光谱、偏振等特性可以在无标记的情况下实现光学成像提取生物组织丰富的结构与功能信息。相比于需要注射外源性荧光标记物的成像技术(普遍存在副作用),内源性光学成像更适用于大规模筛查(范围广)与长期跟踪(时间长)研究,更能够获得量大、面全的数据信息,更有利于结合机器视觉技术实现特征信息(如早期病灶)的自动识别与决策,具有广阔的临床(大健康)应用前景。

内源性的光学散射效应普遍存在于生物组织中,利用光学散射效应加载生物组织信息,利用回波定位方法获取散射回波位置,利用光学干涉技术进行微弱散射光的高速、高分辨、高灵敏度的探测,获取大视场内的空间结构、时间运动、光谱吸收/散射等生物组织的形态与功能信息。利用机器视觉技术实现图像信息的智能化处理。

此外,除了生物医学领域,我们也致力于推动相关智能光学成像技术在工业检测等领域的应用。

具体包括:

无标记三维血流灌注运动造影影(OCT Angiography): 在毛细血管水平,实现无标记的光学微血管造影,观察组织内部血流灌注的3D时空分布,及其血液动力学特征

光学相干层析成像(optical coherence tomography, OCT): 在细胞、组织水平,观察组织内部的3D形态结构

OCT粘弹性成像(OCT Elastography) 

活体脑功能光学调控与成像技术

光学Doppler技术    

光学散斑技术(Speckle)

光学偏振技术

光声、光热效应成像技术

多光子成像技术

OCT在眼科中的应用,如青光眼、白内障、老年黄斑、眼调节等

OCT在心脏发育中的应用    

OCT在心脑血管中的应用

 


1. 无标记血流运动造影, Label-free OCT angiography

(传统OCT的三维成像能力+动态散射的运动识别能力)

Angio-OCT信号的理论统计模型

Theoretical model

Yuxuan Cheng, Li Guo, Cong Pan, Tongtong Lu, Tianyu Hong, Zhihua Ding, and Peng Li*, "Statistical analysis of motion contrast in optical coherence tomography angiography," J Biomed Opt 20, 116004-116004 (2015). (TopDownload, Nov. 2015)


复数互相关Angio-OCT信号提取算法

Algorithm

Li Guo, Pei Li, Cong Pan, Rujia Liao, Yuxuan Cheng, Weiwei Hu, Zhong Chen, Zhihua Ding, and Peng Li*, "Improved motion contrast and processing efficiency in OCT angiography using complex-correlation algorithm," Journal of Optics 18, 025301 (2016).


空间角度复合技术增强Angio-OCT造影对比度

Contrast enhancement

Pei Li, Yuxuan Cheng, Liping Zhou, Cong Pan, Zhihua Ding, and Peng Li*, "Single-shot angular compounded optical coherence tomography angiography by splitting full-space B-scan modulation spectrum for flow contrast enhancement," Opt. Lett. 41, 1058-1061 (2016).


眼结膜 Ocular surface

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2. 高性能OCT结构成像, High performance OCT structural imaging

角膜 Cornea

眼前节 Anterior chamber

Peng Li, Lin An, Gongpu Lan, Murray Johnstone, Doug Malchow, and Ruikang K. Wang*, "Extended imaging depth to 12 mm for 1050-nm spectral domain optical coherence tomography for imaging the whole anterior segment of the human eye at 120-kHz A-scan rate," J Biomed Opt 18, 016012-016012 (2013).

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小鼠全眼 Mouse full eye

Yang Ni, Baisheng Xu, Lan Wu, Chixin Du, Bo Jiang, Zhihua Ding, and Peng Li*, "Assessment of Full-Eye Response to Osmotic Stress in Mouse Model In Vivo Using Optical Coherence Tomography," Journal of Ophthalmology 2015, 8 (2015).

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3. OCT粘弹性成像, Phase-sensitive OCT elastography

鸡胚心脏发育

Cardiac development of embryonic chick

 

Peng Li, Xin Yin, Liang Shi, Sandra Rugonyi, and Ruikang Wang*, "In vivo functional imaging of blood flow and wall strain rate in outflow tract of embryonic chick heart using ultrafast spectral domain optical coherence tomography," J Biomed Opt 17, 96006-96001 (2012).


人眼小梁网

Pulsatile motion of trabecular meshwork

Peng Li, Tueng T. Shen, Murray Johnstone, and Ruikang K. Wang*, "Pulsatile motion of the trabecular meshwork in healthy human subjects quantified by phase-sensitive optical coherence tomography," Biomed. Opt. Express 4, 2051-2065 (2013). (2013年度美国白内障与屈光手术协会ASCRS最佳论文)

Peng Li, Roberto Reif, Zhongwei Zhi, Elizabeth Martin, Tueng T. Shen, Murray Johnstone, and Ruikang K. Wang*, "Phase-sensitive optical coherence tomography characterization of pulse-induced trabecular meshwork displacement in ex vivo nonhuman primate eyes," J Biomed Opt 17, 076026 (2012). (SPIE Professional, http://spie.org/x93157.xml)


人眼前房 Ocular pulse in anterior chamber

Peng Li*, Zhihua Ding, Yang Ni, Baishen Xu, Chen Zhao, Yi Shen, Chixin Du, and Bo Jiang, "Visualization of the ocular pulse in the anterior chamber of the mouse eye in vivo using phase-sensitive optical coherence tomography," J Biomed Opt 19, 090502-090502 (2014).

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