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软骨光透明的拉曼光谱研究: <正>为探讨原位条件下关节软骨及下骨组织成分含量变化等深层次微观信息,采用拉曼光谱技术结合组织光透明技术来研究软骨组织的光透明效果。选用碘海醇作为光透明剂,将软骨样本经不同浓度透明剂和; 高浩尚林伟赵远翟明阳尹建华; 关键词：拉曼光谱关节软骨软骨下骨; 文献传递

关节软骨红外光谱成像及分析方法被引量：4: 2015年; 作为一种新颖高效的光谱技术,傅里叶变换红外光谱成像(Fourier transform infrared spectroscopic imaging,FTIRI)可以在高分辨率下获得样品的组成和结构的信息,已开始深入应用到生物医学光子学研究领域。本文采用FTIRI技术进行关节软骨的主成分(胶原蛋白和蛋白多糖PG)的红外光谱成像及分析方法的研究。首先对多组软骨切片进行FTIR成像及红外光谱分析,进而采用特征峰强度积分法和二次求导方法分别对这些特征带(Amide I,II,III and Sugar)进行表征,给出两种主成分或特征基团含量随软骨深度的变化关系。其次采用主成分回归方法定量计算二主成分的浓度,将这些浓度和对应位置的光谱特征峰积分面积及二次求导后的峰面积进行相关性研究。结果显示Amide I和Amide II特征峰的积分强度和胶原蛋白浓度的相关性最高。二次求导后Sugar带强度与蛋白多糖浓度的相关性最高。这些结果说明Amide I和Amide II带的积分强度适合用于定性表达胶原蛋白的含量及其随深度的变化,而Sugar带的二次求导强度更适于定性表达蛋白多糖的含量及其随深度的变化。Amide III带积分和二次求导既不适合表征胶原蛋白也不适合表征PG的含量。这项研究为关节软骨和骨关节炎早期研究提供了更加快捷实用的方法,从而有利于早期骨关节炎的判断和修复监测。; 吴曰超尹建华刘玉毛之华; 关键词：关节软骨胶原蛋白蛋白多糖

基于空芯光纤-衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术的骨关节炎不同病期的有监督识别被引量：3: 2019年; 衰减全反射傅里叶变换红外光谱技术(ATR-FTIR)可实现微量样本的快速可靠的在体红外光谱检测。本研究采用自行搭建的空芯光纤(HOF)ATR-FTIR探针技术,结合主成分分析(PCA)及Fisher判别(FDA)算法,对不同病变阶段(健康,病变8周、3个月、7个月)比格犬的骨关节炎(OA)离体样本进行原位鉴别分析。对初始样本识别正确率为100%;各组分别选取一独立样本作为预测组,预测组样本识别正确率为100%;所有交叉验证的识别率均超过95%。本方法能客观地准确鉴别不同病变阶段的OA样本,可作为不同OA病变阶段的诊断参考。结合主观的OA评分结果,HOF-ATR-FTIR技术在OA的在体原位临床诊断中具有重要的应用价值,有望为OA提供更加客观精确的光谱分级和分期结果。; 赵远朱勇康陆燕飞尚林伟符娟娟马丹英王潇尹建华; 关键词：骨关节炎主成分分析 FISHER判别

近红外光谱光纤探头的创新设计用于骨关节炎的原位检测被引量：2: 2021年; 创新设计了一款操作灵活、方便、适于生物医学原位检测的反射式近红外(NIR)光纤探头,通过将自聚焦透镜耦合到NIR光纤探头的顶端,并对探头结构、光纤排布进行全新设计,使光纤探头具有更高的测量精度和收集效率。通过耦合傅里叶变换近红外光谱仪对蔗糖样本进行NIR光谱采集,发现该反射式NIR光纤探头具有高效便捷的特点以及较高的光谱重复性和信噪比。采用该光纤探头对犬膝关节股骨端关节软骨进行NIR光谱离体原位检测,这些光谱数据经一阶导数2次多项式21点Savitzky-Golay平滑预处理后再进行主成分分析和Fisher判别分析。模型初始案例和交互验证案例正确识别率分别为97.62%、90.47%,样本预测集的识别率达96.43%,证明了采用该NIR光纤探头进行NIR光谱原位检测的有效性及骨关节炎识别的可行性,可为骨关节炎的临床诊断奠定实验基础。; 符娟娟唐金兰包一麟尚慧吴进锦王潇尹建华; 关键词：自聚焦透镜骨关节炎近红外光谱

基于HOF-ATR-FTIR光谱学的乳腺癌的蛋白质二级结构变化及识别研究: 2021年; 衰减全反射傅里叶变换红外(ATR-FTIR)光谱技术可以用来直接测量生物组织的红外光谱。本研究首次采用自制的空心光纤(HOF)-ATR探针耦合FTIR光谱仪实现了健康和癌变乳腺组织原位光谱探测。利用去卷积、二阶导数和曲线拟合方法对所测光谱的酰胺I带(1700-1600 cm-1)进行了分析,获得了乳腺组织中蛋白质各二级结构的含量信息。发现癌变和正常乳腺组织的二级结构组成有明显差异,即癌变乳腺组织中β-折叠、无规卷曲和非典型螺旋的含量要低于正常乳腺组织,α-螺旋和β-转角的含量要高于正常乳腺组织。二级结构含量分析发现,乳腺癌变时胶原蛋白和丝心蛋白在减少,α-角蛋白的合成明显增加,初步揭示了相关癌变机制。进一步分别采用酰胺I带和全光谱建立偏最小二乘判别模型,发现仅用酰胺I带建立的判别模型判别准确性(81.8%)和模型稳定性都明显低于全光谱模型(97.0%)。这表明酰胺I带虽然包含蛋白质二级结构变化的大量信息,但仍不足以代替其它主要生物成分的变化以精确分辨癌变组织。本研究表明,基于HOF-ATR-FTIR光谱技术对乳腺组织中蛋白质二级结构的研究可以在分子水平上深入分析和理解乳腺组织癌变机理,并同时提供一种对组织癌变进行原位检测和精确识别的有效方法。; 唐金兰陆燕飞包一麟赵远尚林伟尹建华; 关键词：乳腺癌蛋白质二级结构红外光谱学

软骨退变的显微荧光光谱研究: 2016年; 采用显微成像荧光光谱系统对退变(病变)的软骨及健康软骨样本不同深度位置进行显微探测和荧光光谱采样。结果显示:在非钙化区,退变样本的340/414nm荧光光谱强度低于健康样本,而在钙化区和骨质区,退变样本荧光强度则高于健康样本;2类样本在钙化区和骨质区的荧光光谱强度均高于非钙化区。这些现象可能是由于退变发生时,糖基化终产物(advanced glycation end products,AGE)大量积累,破坏了胶原网络的完整性,导致非钙化区荧光强度减弱;而在钙化区及骨质区发生了形态和构成上的改变,导致荧光强度增强。同时,从软骨到骨质的变化过程中,胶原的主要构成从Ⅱ型变成了Ⅰ型,导致骨质区荧光强度增加并发生红移。本文为利用显微成像荧光光谱技术研究关节软骨提供了一定的实验依据和病变特征,有助于相关疾病的早期监测及诊断研究。; 尚林伟尹建华; 关键词：生物医学工程关节软骨糖基化终产物

拉曼探头的发展及其生物医学应用被引量：6: 2019年; 在生物医学领域,拉曼光谱学越来越多地应用于目标样本或组织的在体原位无损探测。拉曼探头作为重要的拉曼检测部件,正朝着多样化和功能化方向发展。拉曼信号本身极其微弱,且易被其他噪声信号干扰,因此拉曼探头的设计生产要求极高。对现有拉曼探头的设计及构造进行了深入介绍,包括光纤选择、探头顶端设计、过滤膜/片添加和探头后端优化等;综述了拉曼探头技术在生物医学领域的拓展和应用。其中,拉曼与其他光谱或成像模式结合的探头应用,给生物医学及临床探测等领域带来了新的活力和广阔的应用前景。; 徐浩朱勇康陆燕飞尹建华; 关键词：生物医学

骨关节炎软骨的近红外光谱学研究及分期诊断被引量：1: 2021年; 骨关节炎是一种威胁中老年人群公共健康和生活质量的重大医学疾病。骨关节炎的早期病变主要表现在细胞外基质成分含量的变化,患者自身很难发现,现有的临床方法和实验方法也不能较准确地识别骨关节炎的早期病变。近年来,傅里叶变换近红外(FTNIR)光谱技术因为其分析速度快、成本低、易于穿透组织获得样本的光谱信息等特点已被用于手术导航、无损检测和疾病诊断等各个领域。基于以上优势,采用FTNIR技术对不同深度分区(表层区、过渡区、深层区)的健康和骨关节炎的关节软骨进行NIR光谱采集和预处理,结合主成分分析(PCA)和Fisher判别(FDA)分别研究不同的预处理方式对判别结果的影响、不同深度下基质成分含量的变化以及骨关节炎分期识别。比较其他2种(基线校正、二阶导数3次多项式25点Savitzky-Golay平滑)预处理方式,同分区中一阶导数2次多项式21点Savitzky-Golay平滑预处理的判别结果最优,其中表层区的识别率高达95%(初始案例)和90%(交互验证案例);表层区的判别结果优于过渡区,更优于深层区,恰可证明骨关节炎的早期病变主要发生在表层区。在骨关节炎分期识别中,经数据优化后模型的初始案例识别率为100%,交互验证识别率为93.3%,预测集的识别率为87.5%。结果表明:NIR光谱的一阶导数预处理结合PCA-FDA方法能有效地鉴别关节软骨病变与否并进行骨关节炎的分期诊断,对骨关节炎监测和早期诊断研究具有重要意义,并有潜力应用于骨关节炎的原位分期和早期临床诊断。; 符娟娟马丹英唐金兰包一麟赵远尚林伟尹建华; 关键词：骨关节炎 FISHER判别

基于主成分分析的不同预处理方法对关节软骨分类的影响被引量：1: 2016年; 本文采用不同方法对来自正常和病变关节软骨样本的红外光谱进行预处理,而后利用主成分分析对关节软骨进行鉴别分析。首先对关节软骨切片实现傅里叶变换红外光谱采集,其次分别采用基线校准、标准化、多元散射校正和标准正态变量变换对软骨的红外光谱进行预处理,然后对原始光谱(矩阵)以及预处理光谱进行主成分分析,根据得分矩阵对样本进行分类分析。结果表明:预处理方法结合主成分分析可以更好地对正常和病变关节软骨样本进行分类,而且多种预处理方法的结合可以更好地增强样本间的区分度。另外,针对关节软骨样本,多元散射校正比标准正态变量变换具有更好的增强效果。; 毛之华高浩尹建华; 关键词：关节软骨傅里叶变换红外光谱预处理主成分分析

拉曼光谱用于关节软骨和骨关节炎的研究进展被引量：1: 2020年; 骨关节炎是由多种因素引起的慢性退行性关节疾病,严重影响患者的肢体功能和日常生活,是影响人类健康最常见的关节疾患之一。当骨关节炎发展到一定程度时,形成不可逆疾病。因此,骨关节炎的及时检测和诊断是至关重要的。拉曼光谱在分子水平上显示出微创、无标记和客观诊断的潜力,因此越来越多的被用于骨关节炎的研究。在目前本领域流行研究的基础上综述了拉曼光谱在关节软骨和骨关节炎研究中的创新性研究成果和进展,并简要分析了目前国内外拉曼光谱技术应用的部分局限性以及未来的发展方向。全文所述分别基于不同拉曼测量模式即宏观拉曼、显微拉曼、光纤拉曼三种拉曼光谱技术,检测在骨关节炎发展中关节软骨等组织中的细胞外基质、细胞周围基质、以及软骨细胞中蛋白质、脂质、核酸成分等的变化,甚至关联的软骨下骨和滑液的主要成分变化及其对应的部分骨关节炎特征或生理功能的变化。该综述表明拉曼光谱检测骨关节炎组织成分变化的有效性和可行性,可为骨关节炎的后续研究提供参考。另一方面,拉曼光谱技术诸多的检测和诊断优势,特别是不受水影响的特征,使其非常有潜力发展为本领域临床早期诊断和康复监测的有力的分子光谱技术和临床工具。; 马丹英赵远尚林伟朱勇康符娟娟陆燕飞尹建华; 关键词：拉曼光谱骨关节炎关节软骨

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