摘 要：隨著生物分子光學(xué)標(biāo)記技術(shù)的不斷進(jìn)步，光學(xué)技術(shù)在揭示生命活動(dòng)基本規(guī)律的研究中正發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，也為醫(yī)學(xué)診斷與治療提供了更多、更有效的手段。本報(bào)告首先簡(jiǎn)要介紹光學(xué)技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的發(fā)展概況，然后從基因表達(dá)及蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用研究方面，討論生物分子光學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，闡明基于分子光學(xué)標(biāo)記的光學(xué)成像技術(shù)是重要的實(shí)時(shí)在體監(jiān)測(cè)手段，最后討論光學(xué)成像技術(shù)在組織功能/腦功能成像中的應(yīng)用原理與現(xiàn)狀。
關(guān)鍵詞：光學(xué)技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)診斷與治療、分子光子學(xué)、醫(yī)學(xué)成像

一、生物醫(yī)學(xué)光學(xué)發(fā)展概況
生物醫(yī)學(xué)光學(xué)（Biomedical Optics）是近年來(lái)受到國(guó)際光學(xué)界和生物醫(yī)學(xué)界廣泛關(guān)注的研究熱點(diǎn)，在生物活檢（使用光學(xué)相干弱層析成像技術(shù)——OCT）、光動(dòng)力治療（PDT）、細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能檢測(cè)（運(yùn)用激光共焦掃描顯微鏡）、基因表達(dá)規(guī)律的在體觀測(cè)（運(yùn)用熒光基因標(biāo)記技術(shù)）等問(wèn)題上取得了可喜研究成果，目前正在從宏觀到微觀多層面上對(duì)大腦活動(dòng)與功能進(jìn)行研究。Science在最近幾年已發(fā)表相關(guān)論文近20篇。隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生物醫(yī)學(xué)光學(xué)將在多層次上對(duì)研究生物體特別是人體的結(jié)構(gòu)、功能和其他生命現(xiàn)象產(chǎn)生重要影響。

二、生物分子光學(xué)技術(shù)
細(xì)胞重大生命活動(dòng)的發(fā)生和調(diào)節(jié)是通過(guò)生物大分子間（蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)—核酸等）相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。深入研究基因表達(dá)及蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用不僅能揭示生命活動(dòng)的基本規(guī)律，同時(shí)也能深入了解疾病發(fā)生的分子機(jī)制，進(jìn)而為尋找更有效的藥物分子、提高藥物篩選和藥物設(shè)計(jì)的效率提供新的思路。

（一）現(xiàn)代分子生物學(xué)在研究基因表達(dá)和蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用中的局限性
現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著后基因組時(shí)代的到來(lái)，人們已經(jīng)能夠根據(jù)需要建立各種細(xì)胞和動(dòng)物模型，為在體研究基因表達(dá)規(guī)律、分子間的相互作用、腫瘤細(xì)胞的增殖、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、誘導(dǎo)分化、細(xì)胞凋亡以及新的血管生成等提供了良好的生物學(xué)條件。
然而，盡管人們利用現(xiàn)有的分子生物學(xué)方法，已經(jīng)對(duì)基因表達(dá)和蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用進(jìn)行了深入、細(xì)致的研究，但仍然不能實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)和基因活動(dòng)的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。在細(xì)胞的生理過(guò)程中，基因、尤其是蛋白質(zhì)的表達(dá)、修飾和相互作用往往發(fā)生可逆的、動(dòng)態(tài)的變化。目前的分子生物學(xué)方法還不能捕獲到蛋白質(zhì)和基因的這些瞬時(shí)、動(dòng)態(tài)、可逆的變化，但獲取這些信息對(duì)與研究基因的表達(dá)和蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)的相互作用又至關(guān)重要。因此，發(fā)展能用于活體、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)蛋白質(zhì)和基因活動(dòng)的方法非常必要。
光學(xué)成像技術(shù)與分子生物學(xué)技術(shù)的結(jié)合為研究上述科學(xué)問(wèn)題提供了現(xiàn)實(shí)與可能。因此，在現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上，急需發(fā)展新的成像技術(shù)。在活體動(dòng)物體內(nèi)，如何實(shí)現(xiàn)基因表達(dá)及蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用的實(shí)時(shí)在體成像監(jiān)測(cè)是當(dāng)前迫切需要解決的重大核心科學(xué)技術(shù)問(wèn)題！這是也生物學(xué)、信息科學(xué)（光學(xué)）和基礎(chǔ)臨床醫(yī)學(xué)等學(xué)科共同感興趣的重大基礎(chǔ)問(wèn)題。對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題的研究不僅有助于闡明生命活動(dòng)的基本規(guī)律、認(rèn)識(shí)疾病的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，而且對(duì)創(chuàng)新藥物研究、藥物療效評(píng)價(jià)以及發(fā)展疾病早期診斷技術(shù)（光子醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)）等產(chǎn)生重大影響。

（二）基于分子光學(xué)標(biāo)記的光學(xué)成像技術(shù)是重要的實(shí)時(shí)在體監(jiān)測(cè)手段
光學(xué)成像技術(shù)正成為實(shí)時(shí)在體研究分子間/分子內(nèi)蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用、離子通道、細(xì)胞膜蛋白及相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、生化底物及酶轉(zhuǎn)運(yùn)等的重要手段，由于具有高時(shí)間、空間分辨率，比現(xiàn)有其他手段更為直接，因而可望成為后基因組時(shí)代新藥靶發(fā)現(xiàn)和高通量藥物篩選的新方法。
表1和表2分別給出了目前處于研究和應(yīng)用階段的幾種主要成像技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合及參數(shù)比較。比較相關(guān)參數(shù)可以看出，基于分子光學(xué)標(biāo)記的光學(xué)成像技術(shù)已經(jīng)在活體動(dòng)物體內(nèi)基因表達(dá)規(guī)律方面展示了有較大的優(yōu)勢(shì)。
例如，正電子發(fā)射斷層成像（PET）可實(shí)現(xiàn)對(duì)分子代謝的成像，空間分辨率：1-2mm，時(shí)間分辨率：分鐘量級(jí)。與PET比較，光學(xué)成像的應(yīng)用場(chǎng)合更廣（可測(cè)量更多的參數(shù)，請(qǐng)參見(jiàn)表1），且具有更高的時(shí)間分辨率（秒級(jí)），空間分辨率可達(dá)到微米。因此，二者比較，雖然光學(xué)成像在測(cè)量深度方面不及PET，但在測(cè)量參數(shù)種類與時(shí)空分辨方面有一定優(yōu)勢(shì)。對(duì)于小動(dòng)物（如大鼠）研究來(lái)說(shuō)，光學(xué)成像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)小動(dòng)物整體成像和在體基因表達(dá)成像，例如，初步研究表明，熒光介導(dǎo)層析成像可達(dá)到近10cm的測(cè)量深度（Nature Reviews 2002）；基于多光子激發(fā)的顯微成像技術(shù)可望實(shí)現(xiàn)小鼠體內(nèi)基因表達(dá)的實(shí)時(shí)在體成像（Nature Medicine 2001）。

表1 主要成像技術(shù)及應(yīng)用場(chǎng)合（Nature Reviews 2002）
成像方法 主要應(yīng)用場(chǎng)合
磁共振成像（MRI） 高對(duì)比度，用于表型、生理成像和細(xì)胞跟蹤的最好的全方位成像系統(tǒng)。
計(jì)算機(jī)層析成像（CT） 肺和骨癌成像
超聲成像 血管和介入成像
正電子發(fā)射斷層成像PET 分子代謝，如葡萄糖，胸腺嘧啶核苷等的成像
單光子發(fā)射斷層成像SPECT 探針，如抗體，肽等的成像
熒光反射成像FRI 表面腫瘤分子事件的快速成像
熒光介導(dǎo)層析成像FMT 對(duì)深部腫瘤靶向標(biāo)記或“靈活的”熒光染料標(biāo)記進(jìn)行定量成像
生物發(fā)光成像BLI 基因表達(dá)，細(xì)胞追蹤成像
活體顯微成像 以更高分辨率實(shí)現(xiàn)上述所有參數(shù)成像，但測(cè)量深度和范圍有限。

雖然在體光學(xué)成像技術(shù)在時(shí)/空分辨、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)和多參數(shù)測(cè)量等方面有一定的優(yōu)勢(shì)，但仍然有大量的技術(shù)問(wèn)題需要研究。例如，從光學(xué)標(biāo)記角度看，如何針對(duì)所要研究的體系和對(duì)象，為實(shí)現(xiàn)在活細(xì)胞和動(dòng)物體內(nèi)監(jiān)測(cè)基因表達(dá)及蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)的相互作用，發(fā)展特異性更高、更易于光學(xué)測(cè)量的核酸和蛋白質(zhì)探針，是當(dāng)前要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。

表2 常用成像技術(shù)及參數(shù)比較（Nature Reviews 2002）
成像方法 空間分辨率 時(shí)間分辨率 測(cè)量深度 造影劑 價(jià)格
MRI 10-100m Min/hrs 無(wú)限制 釓，鏑和氧化鐵離子 $$$
CT 50m Min 無(wú)限制 碘 $$
超聲 50m Min mm 微型氣泡 $$
PET 1-2mm Min 無(wú)限制 18F，11C，15O $$$
SPECT 1-2mm Min 無(wú)限制 99mTc（亞穩(wěn)態(tài)锝）, 111In（銦） $$
熒光反射成像FRI 1-2mm Sec/min <1cm 熒光蛋白，近紅外熒光染料 $
熒光介導(dǎo)層析成像FMT 1-2mm Sec/min <10cm 近紅外熒光染料 $$
生物發(fā)光成像BLI 幾mm Min cm 螢光素 $$
活體顯微成像 1m Sec/min <400m 熒光蛋白，發(fā)光蛋白，近紅外熒光染料 $$$
其中：$表示價(jià)格<10萬(wàn)美元；$$表示價(jià)格在10-30萬(wàn)美元之間；$$$表示價(jià)格>30萬(wàn)美元

表3簡(jiǎn)要介紹了近幾年發(fā)展十分迅速、正受學(xué)術(shù)界高度關(guān)注的幾種研究活細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)與分子間相互作用動(dòng)力學(xué)過(guò)程的光學(xué)成像技術(shù)的基本原理與特點(diǎn)，主要包括熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）、熒光壽命成像（FLIM）、熒光漂白后恢復(fù)（FRAP）、熒光漂白后定位（FLAP）、熒光關(guān)聯(lián)譜（FCS）和成像關(guān)聯(lián)譜（ICS）等。如何發(fā)展和整合相關(guān)的成像方法，并應(yīng)用于在體成像，為基因表達(dá)和蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用研究提供更先進(jìn)的手段，也應(yīng)是本項(xiàng)目研究的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
在數(shù)據(jù)處理與可視化研究方面，也存在重大的科學(xué)問(wèn)題。例如，對(duì)于600微米左右的熒光，雖然可以穿透較厚的組織而被探測(cè)到，但由于經(jīng)過(guò)了多次散射，如何定位發(fā)光位置，需要根據(jù)生物組織中的光子傳輸規(guī)律，通過(guò)圖像重建算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，事實(shí)上這方面的研究已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。例如，基于成像測(cè)量（包括光學(xué)成像）的分子與細(xì)胞事件動(dòng)力學(xué)過(guò)程的可視化研究被評(píng)為2002年Science的十大突破之一（Science, Dec.20, 2002）。

表3 活體細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)與分子間相互作用動(dòng)力學(xué)過(guò)程的實(shí)時(shí)在體光學(xué)成像技術(shù)
名稱 原理與應(yīng)用
熒光共振能量轉(zhuǎn)移FRET—Fluorescence Resonance Energy Transfer 供體分子吸收一定頻率的光子后被激發(fā)到更高的電子能態(tài)，在該電子回到基態(tài)前，通過(guò)偶極子相互作用，實(shí)現(xiàn)了能量向鄰近的受體分子轉(zhuǎn)移。FRET可用于測(cè)量分子內(nèi)部間距，或蛋白質(zhì)的不同反應(yīng)活性部位、模型系統(tǒng)中的蛋白質(zhì)與脂質(zhì)、或細(xì)胞表面蛋白質(zhì)等分子之間的距離。即可測(cè)量分子間的接近度，距離，方位和動(dòng)力學(xué)特性。由于FRET效率與供體受體間的距離成6次冪的關(guān)系，所以FRET效率對(duì)距離的變化非常靈敏，可以靈敏測(cè)量10Å-100Å范圍內(nèi)的距離變化。

熒光壽命成像FLIM—Fluorescence Lifetime IMaging 熒光壽命成像顯微鏡和壽命測(cè)量與熒光濃度或激發(fā)強(qiáng)度的變化無(wú)關(guān)，F(xiàn)RET與FLIM的結(jié)合可提供高的空間（納米）和時(shí)間（納秒）分辨率。通過(guò)供體壽命測(cè)量和處理時(shí)間分辯圖像，可精確計(jì)算相互作用的蛋白質(zhì)間的距離。由于只測(cè)量供體熒光壽命，在FRET—FLIM成像中，可不考慮光譜的交疊問(wèn)題。

熒光漂白（后）恢復(fù) FRAP—Fluorescence Recovery After Photobleaching FRAP是研究蛋白質(zhì)動(dòng)力學(xué)的重要工具。在FRAP實(shí)驗(yàn)中，利用激光脈沖有針對(duì)性對(duì)被熒光蛋白標(biāo)記的細(xì)胞內(nèi)的一個(gè)小區(qū)域快速、不可逆地漂白。該漂白區(qū)域完全沒(méi)有熒光信號(hào)。然后使用延遲顯微鏡測(cè)量熒光信號(hào)隨時(shí)間的恢復(fù)情況。熒光的恢復(fù)是由未漂白的分子流入被漂白區(qū)域所造成的。因此熒光信號(hào)恢復(fù)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程含有了被標(biāo)記蛋白的表觀遷移信息。

熒光漂白（后）定位 FLAP—Fluorescence Localization After Photobleaching FLAP是在活細(xì)胞內(nèi)對(duì)特定分子的光學(xué)標(biāo)記進(jìn)行定位和跟蹤的新方法。被定位的分子包括兩個(gè)熒光基團(tuán)：一個(gè)被漂白，另一個(gè)則作為參考標(biāo)記。與熒光漂白后恢復(fù)（FRAP）和熒光漂白中的損耗（FLIP）技術(shù)不同，利用參考熒光基團(tuán)，通過(guò)簡(jiǎn)單的圖像差異，即可跟蹤光學(xué)標(biāo)記分子自身的分布。因此，F(xiàn)LAP實(shí)際上可與光敏化方法相對(duì)比。與籠鎖熒光探針?lè)椒ㄏ啾�，其主要�?yōu)點(diǎn)是可用于跟蹤細(xì)胞直接表達(dá)的嵌合熒光蛋白。

熒光關(guān)聯(lián)譜 FCS¬—Fluorescence Correlation Spectroscopy FCS可用于分析小規(guī)模分子集合輻射行為所引起的微小的自發(fā)擾動(dòng)，從而反映分子內(nèi)與分子間的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。由于FCS可觀察納摩爾（nanomolar）范圍的熒光分子，因而可在大的空間與時(shí)間范圍內(nèi)，非常近似地模仿不同過(guò)程中的實(shí)際生理?xiàng)l件，如結(jié)合與離解反應(yīng)，生化底物的轉(zhuǎn)運(yùn)、酶的周轉(zhuǎn)，分子內(nèi)（如結(jié)構(gòu)）的動(dòng)力學(xué)過(guò)程等。FCS的時(shí)間分辨率也可以達(dá)到納秒（ns）量級(jí)。

成像關(guān)聯(lián)譜 ICS—Imaging Correlation Spectroscopy ICS為測(cè)量活細(xì)胞表面分子內(nèi)相互作用的動(dòng)力學(xué)過(guò)程提供了一種新的方法，還可以幫助闡明細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)的聯(lián)合是如何激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通道的。ICS可測(cè)量分布在細(xì)胞表面的單個(gè)分子的密度、分子群、有組織的結(jié)構(gòu)或功能區(qū)。該技術(shù)可探測(cè)單個(gè)分子的空間分辨率約為200平方微米。由于與分子的總數(shù)目有關(guān)，因此可用于估計(jì)單分子實(shí)體（molecular entity）中的平均分子數(shù)目。
國(guó)際同行對(duì)動(dòng)物活體內(nèi)基因表達(dá)與蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用的在體光學(xué)成像研究也非常重視。例如，美國(guó)NIH已經(jīng)召開(kāi)過(guò)三次研討會(huì)，認(rèn)為新的在體生物光子學(xué)方法可用于癌癥和其它疾病的早期檢測(cè)、診斷和治療。新一代的在體光學(xué)成像技術(shù)正處在從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)向癌癥臨床應(yīng)用的重要時(shí)刻。在NIH的支持下，NCI（美國(guó)國(guó)家癌癥研究所）正在計(jì)劃5年投資1800萬(wàn)美元，招標(biāo)建立“在體光學(xué)成像和/或光譜技術(shù)轉(zhuǎn)化研究網(wǎng)絡(luò)（NTROI）”，其研究?jī)?nèi)容主要包括：光學(xué)成像對(duì)比度的產(chǎn)生機(jī)理、在體光學(xué)成像技術(shù)與方法、臨床監(jiān)測(cè)、新光學(xué)成像方法的驗(yàn)證、系統(tǒng)研制與集成等五個(gè)方面。美國(guó)NIH于2000年底成立了的國(guó)家生物醫(yī)學(xué)影像與生物工程研究所（NIBIB）,在其首批支持的項(xiàng)目中，光學(xué)成像方法約占30%。2000年7月，美國(guó)NIH投資2000萬(wàn)美元，開(kāi)展小動(dòng)物成像方法項(xiàng)目（SAIRPs）研究，受到生命科學(xué)界的高度關(guān)注，其中光學(xué)成像方法也是其中的研究重點(diǎn)之一。NSF 在2000-2002年發(fā)布了四次Biophotonics Partnership Initiative 招標(biāo)指南，呼吁開(kāi)展多學(xué)科的合作研究。

（三）研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)
從前面的討論中可以看出，研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)包括如下三個(gè)方面：
1. 生物分子的光學(xué)標(biāo)記新技術(shù)研究。針對(duì)所研究的體系和對(duì)象，發(fā)展具有高度特異性的、可用于生物體內(nèi)活體成像的核酸和蛋白質(zhì)探針。例如研制新的發(fā)光蛋白用于動(dòng)物模型體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)的表達(dá)成像研究；設(shè)計(jì)并合成新型的具有高特異性的核酸探針，實(shí)現(xiàn)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的活體監(jiān)測(cè)；發(fā)展在活體細(xì)胞內(nèi)監(jiān)測(cè)蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)的相互作用的新方法；發(fā)展新的表面修飾和標(biāo)記方法，將熒光納米顆粒作為探針，用于活體細(xì)胞和動(dòng)物器官的基因表達(dá)和蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)實(shí)時(shí)在體光學(xué)成像研究。

2. 在體光學(xué)成像新技術(shù)與應(yīng)用研究。針對(duì)不同的研究對(duì)象和應(yīng)用目標(biāo)，發(fā)展各種新型的在體光學(xué)成像技術(shù)。例如實(shí)現(xiàn)小動(dòng)物體內(nèi)深部目標(biāo)探測(cè)的擴(kuò)散光學(xué)成像方法；實(shí)現(xiàn)動(dòng)物體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)和藥理學(xué)過(guò)程的實(shí)時(shí)在體成像監(jiān)測(cè)的相干域光學(xué)成像方法；實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物體內(nèi)基因表達(dá)和分子間相互作用過(guò)程在體成像監(jiān)測(cè)的多光子熒光等非線性光學(xué)成像方法；實(shí)現(xiàn)不同層次多參數(shù)測(cè)量的集成化在體光學(xué)成像系統(tǒng)；以及無(wú)須外源性標(biāo)記的各類在體功能成像方法等。應(yīng)用研究包括：a) 以小動(dòng)物為研究對(duì)象，在動(dòng)物體內(nèi)不同部位（如肺、肝、腦等）的腫瘤模型或其它疾病模型基礎(chǔ)上，研究在體基因表達(dá)規(guī)律，監(jiān)測(cè)腫瘤發(fā)生發(fā)展的動(dòng)力學(xué)過(guò)程；對(duì)活體動(dòng)物體內(nèi)分子與細(xì)胞事件進(jìn)行定量成像研究，例如通過(guò)熒光標(biāo)記蛋白的互補(bǔ)與重組策略，結(jié)合生物發(fā)光光學(xué)成像技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)活體內(nèi)蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用的定量無(wú)損成像，從而有望提供一種有潛在價(jià)值的工具，對(duì)研究處于自然在體狀態(tài)環(huán)境下的細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用、對(duì)以調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)相互作用為靶標(biāo)的新藥的在體評(píng)估都具有非常重要的意義。動(dòng)物組織、器官到整體水平的在體光學(xué)成像可望為研究藥物作用靶點(diǎn)和評(píng)價(jià)藥物作用效果提供重要技術(shù)手段。b) 以小動(dòng)物體內(nèi)的活細(xì)胞為研究對(duì)象，用光學(xué)成像技術(shù)，實(shí)時(shí)在體研究細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)與分子間相互作用的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。例如，可文中提到的FRET、FLIM、FRAP、FLAP等技術(shù)研究蛋白質(zhì)分子間的相互作用、計(jì)算蛋白質(zhì)間的作用距離、特定分子在細(xì)胞內(nèi)移動(dòng)、定位與跟蹤，以及蛋白質(zhì)的構(gòu)像變化等；運(yùn)用FCS技術(shù)，在較大的空間與時(shí)間范圍內(nèi)，研究不同分子的結(jié)合與離解反應(yīng)，生化底物的轉(zhuǎn)運(yùn)、酶的周轉(zhuǎn)，以及分子內(nèi)（如結(jié)構(gòu)）變化的動(dòng)力學(xué)過(guò)程等；運(yùn)用ICS技術(shù)研究活細(xì)胞表面分子內(nèi)相互作用的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，研究細(xì)胞膜蛋白的聯(lián)合及其與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通道的激活關(guān)系等。

3. 數(shù)據(jù)處理、圖像重建與可視化方法研究。在光學(xué)成像檢測(cè)的基礎(chǔ)上，還需要開(kāi)展數(shù)據(jù)處理、圖像重建與可視化方法研究。主要是根據(jù)光子傳輸規(guī)律和光學(xué)檢測(cè)模式，對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和可視化研究。

三、醫(yī)學(xué)光學(xué)成像技術(shù)
醫(yī)學(xué)光學(xué)成像技術(shù)從理論上可分為擴(kuò)散光學(xué)成像與相干域光學(xué)成像，前者成像深度較深，理論基礎(chǔ)是光子輸運(yùn)方程的擴(kuò)散近似，被檢測(cè)的光學(xué)信號(hào)會(huì)在組織體內(nèi)經(jīng)歷多次散射，如何建立散射信息與組織光學(xué)特性參數(shù)變化間的關(guān)系和提取散射信息是其關(guān)鍵；后者成像深度主要在組織淺層，散射影響較小，如何避免散射和在強(qiáng)散射背景中提取有用的結(jié)構(gòu)與功能信息是其關(guān)鍵。

四、結(jié)論
生物醫(yī)學(xué)光學(xué)是新興交叉學(xué)科。光學(xué)技術(shù)為揭示生命活動(dòng)的基本規(guī)律、臨床醫(yī)學(xué)診斷與治療提供了新的技術(shù)手段和方法，同時(shí)，生命科學(xué)的發(fā)展，也不斷對(duì)光學(xué)技術(shù)提出新的要求，促進(jìn)了光學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介
駱清銘 博士，1966年1月生，教育部“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授（首批），生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)。
現(xiàn)任國(guó)家863計(jì)劃生物信息技術(shù)主題管理專家，中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)激光醫(yī)學(xué)分科學(xué)會(huì)主任委員，國(guó)際《生物醫(yī)學(xué)光學(xué)》(Journal of Biomedical Optics)雜志編委，《光電子•激光》雜志常務(wù)副主編，《激光生物學(xué)報(bào)》和《中國(guó)激光醫(yī)學(xué)雜志》副主編，《Chinese Optics Letters 中國(guó)光學(xué)快報(bào)》、《紅外與毫米波學(xué)報(bào)》，《中國(guó)醫(yī)療器械雜志》，《航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程》等雜志編委，《國(guó)外醫(yī)學(xué)—生物醫(yī)學(xué)工程分冊(cè)》特邀編輯。
五次擔(dān)任本學(xué)科國(guó)際會(huì)議主席，兩次應(yīng)邀擔(dān)任香山科學(xué)會(huì)議執(zhí)行主席。
主持完成國(guó)家自然科學(xué)基金3項(xiàng)（其中重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)，負(fù)責(zé)60%）；主持NSFC在研項(xiàng)目3項(xiàng)（含國(guó)家杰出青年科學(xué)基金），973前期研究專項(xiàng)1項(xiàng)。主持其它省部級(jí)以上項(xiàng)目5項(xiàng)。
獲國(guó)外專利4項(xiàng)，申請(qǐng)國(guó)內(nèi)專利5項(xiàng)；主編/參編專著5部（其中4部國(guó)外出版）；發(fā)表正式學(xué)術(shù)期刊論文80余篇，其中SCI、EI收錄超過(guò)60篇。
曾獲霍英東青年教師教學(xué)獎(jiǎng)、中國(guó)青年科技獎(jiǎng)、全國(guó)優(yōu)秀科技工作者等稱號(hào)。
工作單位：武漢 華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
電話：027 8754 4624， 傳真：027-87542341
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