研究方向及相关成果

1. 术中影像引导与多模态参数评估的肿瘤微波热消融关键技术研究

针对目前微波肿瘤消融治疗中难以实现适形消融和消融期间多参数综合疗效评估的瓶颈问题开展研究。关键技术包括：（1）提取术前影像数据中的肿瘤、血管等体积和相对位置信息用于仿真，加入血流对组织吸收能量的影响，将三维数据应用于仿真中提高模型的精度，使仿真模型更加接近于真实情况，制定更为精准的肿瘤适形消融治疗方案（含外形不规则肿瘤）；（2）MRI兼容单针多点微波辐射治疗消融针与近红外检测探针一体化研制，实现对微波消融治疗剂量智能调节以及智能适形消融治疗的目标；（3）基于功能近红外光谱技术、超声剪切波弹性成像技术实时获取光学参数、杨氏模量等疗效评估参数及肿瘤组织的弹性成像，进行消融疗效的术中二维实时评估，并基于实时监测消融结果对微波消融治疗参数进行反馈调节。本课题得到国家自然科学基金重大科研仪器研制项目（81827803）的资助。

2. 近红外光谱技术进行颅脑损伤的实时监测和疗效评估研究

本研究针对颅脑损伤模型，包括小动物模型和临床颅脑损伤病人模型。研究内容涉及颅脑损伤机理探索、物理、化学、生物治疗疗效评估方法、新型微创及无创检测方法研究、监测和评估系统开发等。主要实现了近红外无损颅内综合参数的测试，包括实现了无损测量脑组织光学参数、血氧饱和度（SO₂）、血红蛋白浓度和局部血流参数，并实现了颅内压（ICP）的无损测量，能够实现无损脑损伤的实时监控，精确的实现了脱水过程实时监控。为颅脑损伤病人的实时治疗提供了新的技术手段。本研究获得了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金的资助，并与鼓楼医院、华山医院、安庆市人民医院进行了密切的临床合作，进行了产学研成果转换。

3. 肿瘤精准治疗及疗效评估研究

针对肿瘤治疗技术分为基础性研究和和临床应用性研究。基础研究包括了治疗的分子荧光靶向技术（包括荧光探针的合成、肿瘤的靶向定位），具体应用在肿瘤治疗药物的疗效荧光影像实时评估技术、肿瘤靶向效果研究和相关荧光影像设备与荧光图像处理技术；深层光动力疗法（PDT）的光敏剂合成、深层治疗方法及疗效评估手段、三维微流控芯片研究；开展肿瘤物理靶向杀灭技术研究，对磁性纳米刀肿瘤物理治疗开展系列研究。

临床应用研究主要进行激光与微波的治疗及其相关评估方法。主要包括：利用荧光靶向技术评估治疗疗效，完成了系列荧光染料的合成、激光治疗疗效评估系统（LITT）的开发和系统研究（独立开发）、实时药物治疗荧光监控系统的开发和研究（独立开发）、微波针适形治疗、评估与导航系统开发（产学研医合作）。目前本课题组具有肿瘤（乳腺瘤、肝癌、前列腺等）的荧光标记（染料、荧光量子点）基础、荧光图像采集与分析基础具有完成肿瘤研究的系统知识和能力。

4. 脑功能和认知科学研究

本部分研究内容包括：基于医学影像（fMRI）的脑功能和肿瘤功能区定位研究。静息态癫痫病人的脑功能定位和相关病理机理研究（和南京军区总医院合作）、睡眠的脑功能fMRI、EEG与外部刺激的关系同步研究、脑胶质瘤病人脑功能DTI和弥散张量成像评估研究（和南京市脑科医院合作）。本部分我们在fMRI图像处理技术上针对相关功能连接具有系统理论和完整的研究方案，在功能区的识别和连接方面取得了系列研究成果。

基于电生理的神经科学研究。采用EEG的立体视觉实验与理论模型研究，这对3D电视对人体视觉的影响，建立了相关的数学评估模型，提出了一系列对健康的评估指标。具有完善的动脑脑神经研究平台，包括微电极阵列、激光散斑成像、SDF成像等研究系统，从生物电位、血流、血氧、血红蛋白吸收等方面全面研究脑神经信息。基于脑功能信号的人接接口控制技术和设备研究，该研究采用神经电生理、光声技术、光学成像技术、光谱技术，获得神经信息，采用数据处理和分析方法，建立脑机接口模型，解决高端康复器材的核心技术与瓶颈问题。

（更新日期：2020年7月18日）