时间：2023-05-17 10:07:11
序论：速发表网结合其深厚的文秘经验，特别为您筛选了11篇光谱学分析范文。如果您需要更多原创资料，欢迎随时与我们的客服老师联系，希望您能从中汲取灵感和知识！
我国中药资源丰富，应用历史悠久。然而由于我国中药生产工艺及质量控制技术水平较低，严重制约我国中药产业现代化的发展。随着现代科学技术的发展，药物分析方法己经从传统的化学分析发展到仪器分析阶段，紫外可见分光光度法、薄层扫描色谱法、电泳法、气相和高效液相色谱法及各种联用分析技术等己经应用到中药材分析中。但这些方法都需要经过复杂的样品准备和预处理，测定成本高且效率较低，因此难以用于中药产品及其生产过程的快速分析。
近年来国际上提出了一种全新的药物非破坏快速分析法，该法是将化学计量学同近红外（NIR）光谱分析法相结合而形成的新技术。由于NIR光谱分析法操作简便、快速、能非破坏的对各种样品进行快速、精确的分析，加之分析仪器的数字化和化学计量学的发展，运用化学计量学方法已能很好的解决光谱信息的提取及背景干扰方面的影响。因此，NIR光谱在制药工业中的应用日趋广泛。随着中药产业现代化进程的逐步加快，NIR光谱分析法被引入到中药材分析领域，在中药材鉴别和有效组分定量分析等方面取得了可喜的进展，显示出NIR光谱分析技术在中药材分析中具有广阔的发展空间。
一、NIR技术简介
近红外光谱是人们发现最早的处于可见光和中红外光之间的非可见光谱区域。许多有机物在该区域有着特征性吸收，且不同光谱波段的吸收强度与该物质的分子结构及浓度之间存在一定的对应关系。它的发现已有近200年的历史，而近红外光谱分析方法却仅在最近这二十年间才得到了迅速发展和广泛应用。特别是进入90年代后，现代近红外光谱成为了发展最快、最为引人瞩目的光谱分析技术，是化学计量学与光谱测量技术的有机结合，被誉为分析的巨人。而我国对近红外光谱技术的研究及应用起步相对较晚，但逐渐受到关注，并在光谱仪器研制、配套软件开发、基础研究和应用等方面取得了丰硕的成果，并带来了极好的经济效益与社会效益。
二、常见的化学计量学方法
目前，在NIR 光谱分析中最常用的化学计量学方法为多元校正方法，主要包括：多元线性回归、主成分分析、主成分回归和偏最小二乘等。最近十几年，包括人工神经网络、遗传算法和模糊逻辑系统等软计算方法在化学中的应用得到了越来越多的关注。由于中药材化学物质体系非常复杂，待分析的药效成分多是混合体，如各种中药制剂和天然药物等。同时在中药材质量控制中，由于中药生产方式：提取、炮制、煎煮等对待测成分的影响，又存在着动态化学变化和新成分的生成，致使其内部有效成分复杂多变，难以阐明。所以，在实际的中药材分析应用中，使用常规的NIR光谱多元校正建模或模式分类等方法往往不能取得理想的定性或定量分析结果，导致其成为阻碍中药NIR光谱分析技术应用发展的瓶颈。为此，有必要进一步研究中药材的NIR光谱计算分析方法学。
三、NIR技术在中药材分析中的应用
中药材分析包括定性分析和定量分析两个方面。定性分析多为对中药材及中成药的真假鉴别、产地鉴别和来源鉴别。汤彦丰等[1]将近红外漫反射光谱分析技术与人工神经网络方法相结合, 对52种大黄样品进行了测定和鉴别, 正确率可达96%。刘沭华等[2]采用近红外光谱法结合近邻法和多类支持向量机等模式识别技术对来自4个不同产地的269个白芷样本和6个不同产地的350个野生和栽培丹参样本进行了产地鉴别。刘荔荔等[3]采用傅立叶变换近红外光谱结合聚类分析对7种红曲霉属真菌发酵制成的红曲药材进行了成功鉴别。
中药材的定量分析主要指对中药材有效成分含量的测定, 于晓辉等[4]将近红外光谱技术与径向基函数神经网络相结合,对42种大黄样品中的主要有效成分: 蒽醌类化合物、水溶性蒽甙类化合物、芪甙类化合物和鞣质类化合物进行了定量预测分析。朱向荣[5]应用近红外光谱分析技术结合化学计量学方法, 成功的测出中药清开灵注射液中间体总氮和栀子苷的含量。赵玉清等[6]采用近红外光谱建立了偏最小二乘模型，实现了对黄芪提取液中总皂苷含量的测定。
四、展望
为了更好发挥近红外光谱法在中药领域的快速分析作用，拓展各种化学计量学方法的应用范围，为其在中药材分析中的应用打下一定基础，当前必须进行中药材近红外光谱的化学计量学方法研究，特别是发展近红外光谱非线性建模方法、特征光谱信息提取、化学信息模式识别以及模糊聚类分析等方法，发展形成中药材快速分析新技术，实现中药生产全过程质量监控，这对于推进我国中药产业现代化进程具有重大理论意义和实际应用价值。
参考文献
[1]汤彦丰, 张卓勇, 范国强 光谱学与光谱分析 2004, 24 (11): 1348-1351
[2]刘沭华，张学工，周群，光谱学与光谱分析 2006，26（4）∶629-632.
[3]刘荔荔, 邢旺兴, 贾暖, 林培英, 必鹤鸣, 吴玉田 第二军医大学学报2002，23（11）:1230-1232
化学耗氧量（ChemicalOxygenDemand，COD）是指在一定条件下用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧含量（mg•L－1）来表示．它可以反映水体受有机物的污染程度，是衡量水质的重要指标之一．水体中COD的测定方法有化学法、紫外吸收法、荧光法以及臭氧氧化法等［1－4］．目前环保领域COD的测量主要是采用化学法中的高锰酸盐指数法和重铬酸钾回流法．水体中COD的测定受诸多因素的影响，如加入的氧化剂种类、浓度、反应液的pH值、反应温度、时间以及催化剂的种类和用量等［5］．目前采用的高锰酸盐指数法和重铬酸钾回流法，分析周期长，能源浪费大，受回流设备的限制不能进行大批量分析，且会产生严重的贵金属银盐及汞盐污染．近年来利用光学法进行水质监测已成为国际的研究热点［6－10］．与传统方法相比，光学监测技术具有操作简便、不需要消耗试剂、重复性好、测量准确度高和检测快速的优点［11－15］，非常适合对环境水样的快速在线监测．本文基于紫外光谱法的COD测量技术，设计了一种全光谱分析的水质COD在线监测系统，利用最小二乘法建立了计算模型，并进行模型参量反演．针对现实水样的复杂性，在实验室内配制模拟水样进行测量，并与相关仪器测量结果进行了对比．实验结果表明．该方法无需消耗任何试剂，测量准确度高、重复性好，可以应用于复杂水质的COD在线监测．
1测量原理与实验系统
从20世纪60年代起，国外就开始了紫外吸收光谱法测量COD的研究，其发展经历了单波长法、双波长法、多波长法、全光谱法的发展历程．单／双波长光度计的结构简单，只适用于成分单一的水质COD的测定．而实际水样COD的测定会受到多种因素的干扰，且水体中有机物组分不同，最大吸收峰也并非都在254nm处（如图1，图中1～6分别表示苯胺、苯酚、丙酮、腐植酸、邻苯二甲酸茎钾和水杨酸）．因此，只用254nm来捕捉全部有机物是非常困难的．全光谱法COD测量的理论基础：大多数有机物在200～400nm紫外波段都有吸收，通过测定水中有机物在紫外波段的吸光度值，可以间接反应出水体中有机物的含量，从而广泛应用于水中有机物的定性、定量测定．整个测量系统的结构如图2．系统采用流通式进水方式，进水口通过进水泵控制水流速度，排水口通过电磁阀控制排水；光源采用光纤灯（贺利士氘－钨灯，型号：DTM6－10），波长范围覆盖200～1100nm波段；光源通过光纤耦合到样品池，样品池两端设计为标准的SMA905接口，为了保证入射光、透射光的传输效率，在样品池两端增加透镜组；光谱检测设备采用微型光谱仪作为检测终端（OceanOpticsUSB4000），负责光谱信号的采集；控制单元是测量系统的核心，负责光源控制、进水泵控制、电磁阀排水、光谱信号采集与处理．
2基于全光谱分析的COD计算方法
2．1实验数据选择配制了5种不同COD的邻苯二甲酸氢钾溶液．图3为其吸光度光谱图，测量波长范围为200～750nm．从图中可以看出，5种浓度的溶液在400750nm的波段内基本没有吸收，结合图1中6种有机物在此波段内也基本不产生吸收，所以本文选取了200～400nm波段范围内的数据用来进行系统模型的建立．
2．2系统模型建立数据的处理流程如图4，其中计算模型的流程如图4（a）．光谱值通过实验获取．采集的原始光谱一般会有噪音，通过小波滤波的方法对光谱进行预处理，滤除环境杂散光带来的扰动．光谱经过滤波预处理后，进行吸光度计算，计算公式依据朗伯－比尔定律A＝－lg（I／Io）（1）式中，A表示吸光度，I表示透射光强度，Io表示入射光强度．根据吸光度的计算结果，选取特征波长处吸光度用于模型计算．参量反演数学模型：将200～400nm波长段的吸收光谱分成n个区间，建立吸光度系数a与浓度c的方程．取n个区间的中心波长作为特征波长，n即为特征波长的个数．将特征光谱映射为COD值的特征向量，可以建立如下方程那么式（3）可以记为ax＝c．其中，a为吸光度，x为传递系数，c为COD值．吸光度a可以通过实验的方法计算得到，COD为待测量．这样对传递系数x的求解可以转换为通过m个方程解n个未知数的问题．利用最小二乘法对方程组进行多元线性回归，就可以得到相应传递系数．在本文的实际应用中，n取值20，m取值30．
3结果与讨论
3．1精密度及检出限实验精密度的测定：取20mg•L－1的邻苯二甲酸氢钾标准溶液连续测定11次，相对标准偏差为2．93％，精密度良好．检出限的测定：平行测定质量浓度为1．0mg•L－1的邻苯二甲酸氢钾标准溶液7次，据式（4）计算最小检出限ρMDL＝S＊t（n－1，0．90）（4）式中S为标准偏差，t（n－1，0．90）表示置信度为90％、自由度为n－1时的统计量t值，本实验中t（6，0．90）＝1．94．计算得本法的检出限为0．0985mg•L－1．
1．1在病原微生物检测中的应用
微生物细胞膜表面有大量已知的生化成分可以看作是微生物的特征性标志，因而可以作为菌种快速识别和鉴定的判断标准。利用拉曼光谱可以在不依赖培养基的情况下直接对患者体内分离下来的或实验室中保存的单一菌种或混合菌群进行快速鉴别及分析［8］。美国华盛顿州的研究人员利用拉曼光谱对从临床患者和医院环境中分离得到的7株副溶血弧菌进行了分析，结果发现7株菌株都有其各自不同于其他菌株的特征峰。他们还将其中2株副溶血弧菌菌株分别按照1∶2、1∶1和2∶1的比例混匀后分别利用拉曼光谱检测，结果显示可以通过2株细菌各自的特征峰将两者明确区别开来，其中一株副溶血弧菌的特征峰出现在了1002cm－1、1177cm－1和1532cm－1处，而另一株副溶血弧菌的特征峰却分别出现在了525cm－1、738cm－1、1319cm－1和1639cm－1处，证明拉曼光谱无论在单一菌种标本还是混合菌群标本中均具有良好的分析鉴定能力［9］。另有研究发现结合使用拉曼光谱和化学计量法可以鉴别微生物的种类及各自血清型，已有实验利用银纳米颗粒作为基底对绿豆芽中的李斯特菌、霍乱弧菌、金黄色葡萄球菌等6种食物源性致病菌进行了拉曼光谱的鉴定和区分［10］。有研究报道对日常生活中主要的食物源性致病菌进行了拉曼光谱分析，从而对细菌进行等级划分，第一级便是区分革兰阳性菌和革兰阴性菌，另外通过各自特征峰区别不同细菌菌属，结果显示各级的识别结果准确度均在91％以上［11］。利用拉曼光谱技术与微流控芯片相结合的办法，毛丽华等人设计并建立了拉曼光谱－微流控芯片自动化检测系统，检测并统计了珠蛋白生成性障碍贫血型红细胞与健康人红细胞的拉曼光谱值，通过在1004cm－1、1130cm－1、1450cm－1等拉曼光谱特征峰的数据对比，发现了珠蛋白生成障碍性贫血型红细胞的血红蛋白宽度较健康人红细胞广，并以此发现了新的快速、便捷的检测珠蛋白生成障碍性贫血的检验医学技术。另有研究者也利用拉曼光谱技术与微流控芯片相结合的办法从十多种细菌混合的菌群中对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌进行了快速分析研究。结果表明耐甲氧西林金黄色葡萄球菌较其他细菌有其独特的拉曼波峰，并且整个检测过程用时只需20s时间，在检验精度上也与传统PCR技术、免疫学检测技术所得到的结果相似［12］。该方法简便快速，安全可靠，非常适合用于卫生稽查部门的快速检验。
1．2在肿瘤检验中的应用
目前在全世界范围内依然没有很好的针对肿瘤的治疗手段，肿瘤的分期对预后起着决定性的影响，那么对肿瘤的早发现、早诊断、早治疗就摆在了尤为突出的地位［13］。在肿瘤组织中，在细胞发生病理学手段可观测到的形态恶变之前，其实已经存在由细胞增殖分裂分化或一些信号蛋白的产生等引起的细胞中遗传物质、蛋白质和脂类的结构和含量改变，而这些细微的改变可以及时通过拉曼光谱检测反映出来［14］。因而在肿瘤检验中拉曼光谱技术具有传统病理学检测所无法替代的功能用途，对肿瘤的早期诊断有巨大帮助。实验证明拉曼光谱可用于癌变组织与正常组织的鉴别。早在1991年就有人率先对拉曼光谱的肿瘤检验学价值进行了报道。他们发现正常乳腺组织与肿瘤组织甚至良性肿瘤与恶性肿瘤的拉曼光谱在700～1900cm－1存在着明显差别，且对应的各自拉曼峰相对强度也存在显著差异［15］。从此掀开了拉曼光谱应用于早期肿瘤诊断的新时代。Gawinkowski等［16］对拉曼光谱技术进行改进设计了快速近红外拉曼光谱检测系统，进一步提高了检测效率，可在5s内快速测得活体皮肤的拉曼光谱。随即该科研团队利用此系统对肺癌组织进行拉曼光谱检测，结果显示肺癌组织的拉曼光谱特征与正常肺组织之间存在明显差别。此后，该科研小组又成功获得了亚洲人种皮肤黑色素组织的拉曼光谱数据。在对胃癌的在体拉曼检测中研究人员将拉曼光谱技术与微型摄像机、图像分光仪、双极管激光发生器等结合建立了新型拉曼内镜系统，也推动了内镜技术的发展［17］。有学者利用激光作为拉曼光谱的激发光源，对15例手术切除且经病理确诊为基底细胞癌的组织标本进行拉曼照射，同时与正常皮肤组织进行对比分析，结果显示通过拉曼光谱检测可以实现对基底细胞癌的高灵敏度诊断［18］。在对鼻咽癌组织和正常鼻咽组织的拉曼光谱比较中也有相似发现，它们在1290～1320cm－1，1420～1470cm－1和1530～1580cm－1这3处波段区间均存在明显特征差异，可以作为鉴别要点。另有研究人员选用830nm波长激光对甲状旁腺腺瘤组织标本及增生组织标本中的结节区域进行拉曼照射，重复了四十多次试验，比较发现二者的拉曼光谱比较相似，但在蛋白质、脂质等某些特定波段仍存在可区别的差异，建立线性分析的数学模型可以很好地将二者区别开来［19］。对人体多处肿瘤组织的拉曼检测均得到了较好的鉴别指标，预示着拉曼光谱在肿瘤学检验中将有宽广的发展空间。
1．3在药物分析检测中的应用
拉曼光谱较早即应用于药物检验领域。早期便有科研人员用共聚焦拉曼光谱仪对盐酸曲马多进行了检测，所获得的拉曼谱带显示图谱峰形良好，峰强明显，可以较准确地反映出盐酸曲马多的化学结构信息［20］。研究人员分析了倍他米松磷酸钠和地塞米松磷酸钠这两种差向异构体的化学结构差异，分别对其固态及水溶饱和态进行了常规拉曼光谱检测，并进一步对以银胶为基底的这两种药物进行了增强拉曼光谱检测分析，成功建立了这两种差向异构体的拉曼区分系统，可以实现其快速区分鉴别的目的［21］。科研人员采用傅里叶变换拉曼光谱法对不同产地且不同采集时间的野生及人工种植黄芩进行了分析研究，结果显示利用该方法对中药材的质量鉴定较传统鉴别方法更快速简便且不会对受检样品造成破坏，值得推广。有学者在前人基础上开创性地将拉曼光谱技术与光纤传感技术相结合，实现了甲硝唑片的快速无损鉴别，尤其适合于药品监管部门对药品快速检验。
1．4在眼部疾病检验中的应用
晶状体是一具有高浓度蛋白质的双凸面透明组织，其内蛋白变化对晶状体功能改变具有决定性作用，对人眼屈光调节也有重要意义。利用拉曼光谱对晶状体蛋白质的亚结构例如：氨基酸亚基、二硫键、羧基、巯基等的分析可以帮助人们更好地认识晶状体及其调节模式。拉曼光谱技术引入眼部疾病的研究首先是测定了牛晶状体中α、β和γ蛋白的拉曼图谱，结果显示α蛋白主要集中于核部而β蛋白主要集中于皮质部［22］。Short等［23］测试了紫外线诱导下的兔白内障晶状体拉曼光谱，结果显示氨基酸残基中的羟基谱线强度显著增加，无法与水形成氢键，从而科学地解释了白内障晶状体中水分的缺失。与此同时，研究中发现了多肽水解物的组成成分邻氨基苯甲酸，暗示着光化学反应可以造成色氨酸残基的下降。综合现有发现，他们提出了紫外线诱导白内障发生的热损伤学说。研究人员测试了诱发哺乳动物白内障的致病性光谱，以6月龄家兔为阴性对照组，以7月龄糖尿病家兔为糖尿病组，对比发现在900～1700cm－1，并无明显差异，而在800～850cm－1两组差异明显［24］。分析后认为诱发晶状体混浊的主要原因是α、β和γ晶体蛋白的不良聚合反应。
1．5在骨科疾病检测中的应用
绝大部分生物样本都有自体荧光，而荧光的强背景会对拉曼光谱造成很大的干扰，从而影响拉曼光谱的准确性。虽然关于引起骨组织光谱背景的物质尚不明确，但很有可能是一些有机基质中的某些非胶原蛋白分子［25］。如果在未处理的情况下，利用拉曼光谱对骨组织的检测很不准确。随后熊义等［26］发现了通过双氧水法降低骨组织光谱背景的方法，从而为拉曼光谱在骨组织中的研究打开了大门。骨组织在发育成熟后其密度与硬度即随生物力学环境的改变而改变，称为骨重建。在人体整个生命进程中，骨质会伴随着有所改变，利用拉曼光谱可以对这一过程进行深入研究。一旦吸收与沉积的动态平衡被打破，则会造成不同类型的骨科疾病。Oshokoya等［27］建立了以拉曼光谱为研究手段的外力作用下的颅缝早闭模型，研究内容涉及颅骨成分、骨质及基质的相对含量和分布。颅缝早闭症是一种由多病因造成的颅缝发育异常综合征，在婴幼儿属于常见疾病，由于颅缝过早闭合，限制了颅腔的容积，不利于智力的发展。结果显示在非轴向压力的作用下成骨区的前端矿物含量相比无压力的状态下有所下降，其原因可能是矿物沉积不完全［28］。在成骨不全症的研究中，有学者利用拉曼光谱证实了成骨不全症小鼠在6月龄后的骨强度增长不是由于骨形态改变引起的，而是由于骨基质的改进而达成的［29］。
【关键词】 余甘子叶 气相色谱-质谱联用 成分分析
余甘子叶，来源于大戟科叶下珠属植物余甘子Phyllanthus emblical L．的叶子，收载于1974年出版的《云南省药品标准》、1978年版《藏药标准》、1977～2005年版《中华人民共和国药典》。别名橄榄、滇橄榄 、油甘子、山油甘、庵摩勒、牛甘子、喉甘子、杨甘等，为多个民族习用药［1］，广泛分布于世界上许多国家。我国对余甘子的栽培利用有1800年以上的悠久历史，该植物主要分布于我国的云南、四川、福建、广东、广西等地，是一种具有较高的食用和药用价值的植物果实，被联合国卫生组织指定为在全世界推广种植的3种保健植物之一。主治血病、赤巴病、培根病、肝病、心脏病和高血压病，以治疗血热血瘀引起的血病为长。近年研究表明余甘子具有抗菌［2］、抗肿瘤［3］、抗氧化［4］、抗动脉粥样硬化［5，6］、抗乙肝病毒［7］、保肝［8］等作用。国内学者对余甘子果实的化学成分进行了较多的报道，但余甘子叶的化学成分研究未见报道，而余甘子叶含有较浓的芳香气，本实验提取了挥发油，进行了定性定量分析。
1 仪器与材料
美国 HP 6890/5973N气相色谱质谱联用仪（美国安捷伦)，HP-5MS弹性石英毛细管柱 (30 mm ×0. 25 mm，0. 25 μm)；G1701DA MSD化学工作站。相关试剂为分析纯；余甘子叶采自广西地区，经广西中医学院刘寿养副教授鉴定为广西产的大戟科叶下珠属植物余甘子Phyllanthusemblica L.的全草。标本存于广西中医学院药学中心实验室。
2 方法
2.1 余甘子叶挥发油的提取取60 g新鲜余甘子叶，捣碎，放进1 000 ml圆底烧瓶中，用挥发油提取器按常规水蒸气蒸馏法提取挥发油，经无水Na2SO4 干燥后得淡黄绿色挥发油，收油率为0.2%。
2.2 气相-质谱分析条件气相色谱条件：进样口温度250℃，载气：氦气，流速1 ml·min- 1。柱温：程序升温70～280℃，初始温度 70℃，保留3min，升温速率10℃/min，终止温度 100 ℃，以5. 0℃/min升温至120℃后，再以30℃/min，升温至220℃后，以20 ℃/min升温至280℃，溶剂延迟1. 0 min；进样量1.0 μl，不分流。
质谱条件：EI电离方式，离子源温度 230℃；四极杆温度：150℃；倍增电压：1 247 V；发射电流：34.6μA；接口温度：250 ℃；质量范围：35～500 amu；电子能量70 Ev。3 结果与讨论
用GC-MS分析法从余甘子叶挥发油共分离出29个峰（见图1）。用气相色谱数据处理系统，以峰面积归一法测得其中各组分的相对百分含量，对总离子流图中的各峰经质谱扫描后得到质谱图，经过NIST98质谱计算机数据系统检索，结合人工谱图解析，按各色谱峰的质谱裂片图与文献核对，对基峰、质荷比和相对丰度等方面进行直观比较，鉴定了其中26个峰，占总挥发油成分的90%以上，结果见表1。 表1 余甘子叶挥发油的化学成分由表1 可知，已鉴定的化合物占色谱流出组分峰面积的90%以上，主要为醇类、苯酚类及烷烃化合物。在已鉴定的组分中，相对含量较高的主要几种组分有叶绿醇(19.00% ) 、2，4-二叔丁基苯酚 (18.79% )和异植物醇 (10.54% )。这些化合物形成了余甘子叶的特有气味。另外还有3种组分的含量相对较少，未能鉴定，有待进一步研究。
有关余甘子叶挥发油的化学成分研究，目前国内外尚未见报道，本文采用GC-MS方法，对余甘子叶挥发油的化学成分进行了研究，鉴定了其中的26种成分。该法简便、快速、灵敏度高。本研究为余甘子叶挥发油的应用拓开了广阔的前景。
【参考文献】
［1］ 张兰珍，赵文华，郭亚健，等.藏药余甘子化学成分研究［J］.中国中药杂志，2003，28（10）：940.
［2］ 钟振国，曾春兰.余甘子叶提取物体外抗菌实验研究［J］.中药材，2008，31（3）：428.
［3］ 曾春兰，钟振国.余甘子叶提取物体外抗肿瘤作用研究［J］.时珍国医国药，2008，19（3）：580.
［4］ 潘国庆，赵旭升，蒋炘治.余甘子抗氧化作用的研究［J］.青海科技，2007，12（6）：33.
［5］ 刘丽梅，高 政，李宝文. 余甘子对实验性颈动脉粥样硬化家兔的影响［J］. 中国临床康复， 2003，7 (5) : 766.
在化学元素周期表的第三、四、五行中间的一些元素通常称为过渡金属，其别是由第三行的钛（Ti）、钒（V）、铬（Gr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Gu）、镍（Ni）、铜（Cu）等的3d离子掺杂的晶体中发现了激光振荡现象。这些离子有着极优越的特性，由于其电子能级与环绕它们的晶体结构产生的场之间的强烈耦合，造成了它们具有很宽的能带发射。因此，这些过渡金属离子的激光波长通常可以在几个纳米到几百个纳米的很宽的范围内调控。上世纪80年代初实现了利用铬和钛3d离子的掺杂晶体，得到了可调室温激光，从而极大地推动了将过渡金属离子作为晶体的激活介质的研究，从而使过渡金属离子激光在通过锁模产生超短脉冲以及必须精确调节波长的激光的应用领域受到了人们的普遍重视，而在科学研究、医学、测量和检验技术、通讯以及激光光度学等方面得到了广泛的应用。
本书详细地讨论了用作可调固体激光的活性介质或其它晶体的3d离子光谱学、电振动和磁性质等一般性质，系统地阐述了晶体场计算（包括能级和吸收谱的第一原理计算）涉及的方方面面，包括微扰计算与完整的哈密顿量的对角化，并给出了理论结果与实验光谱细致的比较、研究了动力学JohnTeller效应对于晶体中3d杂质光谱的影响、电振动谱的分析以及过渡金属离子掺杂材料的应用等。
本书内容共分7章：1.具有3d离子的激光晶体最新发展（S.Kück）； 2.3d离子晶体场的交换电荷模型（M.G.Brik等）；3.叠加模型及其应用（Y.Y.Yeung）；4.自旋哈密顿量和3dn杂质附近晶格的畸变（W.C.Zheng）；5.3d离子掺杂晶体中的动力学JohnTeller效应（L.Martinelli）；6.晶体场效应的第一原理计算与在激光晶体中3d离子吸收谱（M.G.Brik）；7.在硒化锌（ZnSe）晶体内作为非线性光学设备新吸收器的钴络合物（I.V.Kityk）。
本书是由罗马尼亚和爱沙尼亚大学的两位著名教授编著的一部研究掺杂3d离子的固体激光的研制、一般性质、计算方法以及理论与实验比较的专著。其内容非常丰富，特别注重实际的理论计算方法以及与各种实验数据的详细比较。本书的读者对象是晶体光谱学、材料科学及其光学应用的研究人员和研究生。研习本书需要读者熟悉原子能级和电子组态的光谱学符号，掌握晶体点群的基础知识。
（中国科学院大学）
21世纪以来，随着科学技术的不断发展，人们对于科学信息及宇宙探索的渴望，使得天文学以惊人的速度快速发展。天文观测进一步从可见光、射电波段扩展到包括红外、紫外、X射线和γ射线在内的电磁波各个阶段，形成了全波段天文光谱学，并为探索各类天体和天文现象的物理本质提供了强有力的观测手段。
一、光谱分析数据的形成
对于天体光谱分析数据的有效研究表明，光谱分析数据是按照波长的有序排列来表示的天体电磁辐射，是一系列有连续性的数据，在每一处的波长中所对应的的有效流量是不同的。天文学家利用光谱信息软件，可以对宇宙中物质的分布特征进行相关研究及数据收集，同时可以对天体的形成及随时间的演化等重大科学问题进行初步的探索，并为进一步的探索打下坚实的基础。
二、光谱分析数据的特征提取方法
特征提取是光谱分析软件应用中的一个重要环节，也是对光谱数据进行挖掘的重要一步。对于海量天体光谱数据处理的效率及准确性有着重要的影响，这一环节中包括转换和选择两个步骤，首先着重提取与目标有关的信息并进行数据成分分析，剔除与当前任务无关的信息，随后将提取的信息转化为适合分析研究的表达方式，以供研究，在这里主要介绍三种特征的表达方式：统计约简法、特征谱法、谱线法。
2.1统计约简法
这是在目前的实际探索中，应用最广泛的一种提取方式，它的优点是便于操作及使用。使用过程是对天体辐射能量进行分解、重组和取舍，尽可能的去除冗余和噪声，并及时的将信号进行转化。
2.2特征谱法
特征谱法可以看作是人工"光谱"，主要包括两种构造方法：一种是强调频谱特征的准确表征，相关研究者基于观测光谱流量的中值法和几何均值法研究了类星体特征普的构造；第二种是强调对观测光谱近似表达能力，这一方面的相关研究者根据PCA方法研究了恒星特定谱的构造。
2.3谱线法
谱线法的优点是物理意义强，易于解释，但也有其相关的局限性：仪器、波长和流量标定情况对于谱线的描述影响较大等。
三、软件简介
目前应用较为广泛且使用性能好的光谱分析软件有以下7种：
3.1VOSpec软件
VOSpec软件在使用过程中，利用了光谱访问协议，对数据的组织功能强大，用户在使用时可以通过天体名称或坐标在光谱库中进行有效的相关z索。VOSpec软件标准功能主要有光谱分析和拟合光谱能量分布两种，能够为用户提供可靠的光谱处理功能，在有效时间内整合来自不同的数据提供者、波段和元数据光谱。
3.2VOSED软件
通过简单的光谱访问协议，VOSED软件可以进行在线查询光谱信息，并及时合成光谱能量分布。目前，VOSED软件有两种工作模式：单目标模式和多目标模式。单目标模式是指用户在输入目标名称后，VOSED通过数据库现实该目标的的相关信息；多目标模式是指，用户在工作中可以实时的监控查询状态，查询结束后可以创建相关的压缩文件。VOSED的查询界面和显示界面如下图：
3.3Spec View软件
Spec View软件不仅能够读取哈勃空间望远镜的数据格式，还可以读取其他科学设备的光谱，并通过虚拟天文台查询并读取数据。它的功能主要包括：光谱单位转换、数据质量控制、绘图注释、可视化参数自定义、平铺绘图等。
3.4Iris软件
Iris软件主要有NED数据导入、数据可视化和自定义、光谱模型拟合光谱能量分布和非常规数据格式转换工具四个特点。Iris可以读取多个单独的数据源或光谱能量分布，用户可以通过Iris的红移法、插值法、集成法三种方法来创建光谱能量分布。
3.5SPLAT软件
SPLAT软件在工作过程中能够同时读取多个光谱，并进行单个或多个显示。它的功能主要体现在两个方面：查询和下载光谱的简单光谱访问协议；在桌面上使用的简单应用程序传递消息。
3.6CASSIS软件
CASSIS软件主要有谱线认证、构造任何望远镜的理论光谱、比较望远镜数据和和各种模型光谱数据及估计光谱物理参量四个特点，可以通过简单应用程序消息传递协议使数据在不同的天文软件间传递和交互操作。
3.7ASERA软件
ASERA软件的特点：谱线能够随鼠标而动，同时红移值自动给出；自定义可视化；批处理程序，可以同时处理多个光谱；光谱平滑等。用户借助ASERA软件可以轻松识别光谱和估测红移，尤其对低质量光谱的识别。
结束语：
在未来的天文学发展中光谱软件的应用会越来越广泛，相信随着天文学家和研究者的互动，光谱分析软件会朝着方便快捷、强大有效的方向继续发展。
DOIDOI：10.11907/rjdk.162600
中图分类号：TP317.4文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2017）001016105
对于连续狭窄的光谱带，高光谱成像传感器能够捕获详细和丰富的光谱信息。近年来，随着图像处理技术的发展，高光谱图像得到广泛应用，在高光谱图像应用中最重要的任务是对图像进行分类。然而，在高光谱遥感图像分类问题中存在一些挑战。例如有限训练样本之间的不平衡和高维度，高光谱遥感图像几何形状复杂，高光谱遥感图像分类计算复杂度高。为使高光谱遥感图像分类取得良好效果，近年来，机器学习方法在高光谱图像分类中得到广泛应用，例如人工神经网络（Artificial neural networks，ANNs）[1]、支持向量机（Support vector machine，SVM）[2]、多项逻辑回归（Multinomial logistic regression，MLR）[3]、主动学习（Active learning，AL）[4]等，其它方法如利用稀疏表示[5]以及谱聚类[6]对高光谱进行分离也得到广泛应用。然而，由于高光谱遥感图像具有{维度以及复杂性，通过机器学习算法寻找最优的参数来进行分类通常非常困难，并且耗时，实现高光谱遥感图像高效快速分类已成为遥感图像领域的重要问题。
近年来，Huang等[7]基于单隐层前馈神经网络（Single-hidden layer feedforward networks，SLFNs）结构提出了极限学习机（Extreme learning machine，ELM）。ELM随机产生隐层节点的输入权值和偏置值，所有参数中仅有输出权值经过分析确定。ELM将传统神经网络的求解过程转化为一个线性模型，ELM随机选择输入权值和分析确定SLFNs的输出权值，避免了传统神经网络学习方法收敛速度慢及陷入局部极小解的可能，具有更好的泛化能力和更快的学习速度。文献[7]指出ELM通过随机产生隐层节点的输入权值和偏置值分析确定输出权值，保持了SLFNs的通用逼近能力，同时能够得到一个全局最优解。由于ELM良好的泛化能力，使得ELM应用在不同的领域中。在高光谱遥感图像领域，Pal等[8]将ELM应用到土地覆盖分类中，与BP[9]神经网络和支持向量机相比，ELM取得了更好的分类效果，并且ELM算法的计算复杂度远远小于BP和支持向量机。Bazi等[10]利用差分进化方法优化核ELM算法的参数，提高了高光谱遥感图像的分类效果。为了提高ELM算法在高光谱遥感图像分类中的稳定性，Samat等[11]基于Bagging 和 AdaBoost算法提出了集成的极限学习机算法（Ensemble extreme learning machine，E2LM）。
虽然针对高光谱遥感图像分类问题，研究人员在ELM算法的基础上提出了改进，然而 ELM及其改进算法并未充分考虑数据样本间的几何特征和数据蕴含的判别信息。知道样本之间具有某些相似的属性和分布特征，样本之间的相似属性和分布特征能够弥补ELM学习不够充分的问题，进而可以提高ELM的泛化能力，因而数据样本的几何特征和数据蕴含的判别信息对ELM的分类性能具有重要作用。
基于以上分析，本文提出一种基于判别信息极端学习机（Discriminative information regularized extreme learning machine，IELM），对于分类问题，IELM同时考虑到数据样本的几何特征和数据蕴含的判别信息，通过最大化异类离散度和最小化同类离散度，优化极端学习机的输出权值，从而在一定程度上提高ELM的分类性能和泛化能力。IELM方法的优势在于：①继承了ELM的优点，在一定程度上避免了ELM学习不充分的问题；②将异类离散度和同类离散度引入到ELM中，充分利用数据样本的判别信息；③利用MMC[12]方法有效解决最大化异类离散度和最小化同类离散度矩阵奇异问题。
为评价和验证本文提出的基于判别信息极端学习机的高光谱遥感图像分类方法，实验使用Indian Pines，Salinas scene两个高光谱遥感图像数据，将本文所提出的方法与ELM、支持向量机（Support vector machine，SVM）、最近邻分类器协作表示（Collaborative representation nearest neighbor classifier，CRNN）[13]进行对比，实验结果表明本文提出的算法能够取得较好的分类效果。
实验环境为惠普工作站处理器：Intel（R）Xeon（R） CPU E5-1603 0 @2.80 GHz，安装内存：8.00GB ，系统类型：64位操作系统，版本：win7，语言开发环境采用 Matlab 2010b。
第一组实验数据为Indian Pines遥感图像数据，Indian Pines数据是AVIRIS传感器在萨利纳斯山谷收集的数据，该图像包含200个波段，图像大小为145×145，地表真实分类如图1所示，Indian Pines数据集属性设置如表1所示。
第二组实验数据为Salinas scene遥感图像数据，Salinas scene数据是AVIRIS传感器在萨利纳斯山谷收集的数据，该图像包含204个波段，图像大小为512×217，地表真实分类如图2所示， Salinas scene数据集属性设置如表2所示。
实验中，对于Indian Pines和Salinas scene图像数据，随机选取1%的数据样本作为训练集，剩下部分为测试集，使用总体精度（OA），Kappa系数，平均准确率（AA）衡量不同算法的性能。
（1）体精度。总体精度（overall accuracy，OA）是对分类结果质量的总体评价，等于被正确分类的像素总和除 以总的像素个数。被正确分类的像素沿着混淆矩阵的对角线分布，它显示了被正确分类到真实分类中的像元数。根据混淆矩阵可得OA的计算式为：p=∑ci=1miiN（21）其中，c表示类别数目，mii表示混淆矩阵对角线上的元素，N=∑ci=1∑cj=1mij表示测试样本的总数。
（2）Kappa系数。Kappa系数采用一种多元离散分析技术，反映分类结果与参考数据之间的吻合程度，它考虑了混淆矩阵的所有因子，是一种更为客观的评价指标，其定义为：k=N∑ci=1mii-∑ci=1（mi+m+i）N2-∑ci=1（mi+m+i）（22）其中，mi+，m+i分别表示混淆矩阵第i行的总和、第i列的总和，c表示类别数目，N为测试样本总数，mii表示混淆矩阵对角线上的元素，Kappa系数越大分类精度越高。
（3）平均精度。平均精度（average accuracy，AA）定义为每类分类准确率相加除以类别总数。AA=∑ci=1accic（23）其中，c表示类别数目，acci表示每类的分类准确率。
4.2实验结果及分析
将IELM与ELM，SVM，CRNN进行对比，SVM采用libsvm工具箱，核函数采用径向基核函数（Radial basis function，RBF），惩罚参数c=0.02，核函数参数g=0.02，IELM与ELM均采用Sigmoid函数作为激活函数，隐层节点个数设置为500，惩罚参数c=20。
5结语
本文提出了一种基于判别信息极端学习机的高光谱遥感图像分类方法，创新之外在于考虑到光谱遥感图像数据的联系和差异信息。IELM引入同类离散度和异类离散度的概念，体现了输入空间数据的判别信息，通过最大化异类离散度和最小化同类离散度，优化极端学习机的输出权值。与NN，SVM， ELM算法的对比实验表明，本文所提出方法的分类效果优于NN，SVM，ELM算法。
参考文献：
[1]Q SAMI UL HAQ，L TAO.Neural network based adaboosting approach for hyperspectral data classication[J].International Conference on Computer Science and Network Technology（ICCSNT），2011：241245.
[2]J A GUALTI，R F CROMP.Support vector machines for hyperspectral remote sensing classification[J].in Proc.SPIE 27th AIPR Workshop：put.Assisted Recognit.Int.Soc.Opt.Photonics，Washington，DC，USA，1999：221232.
[3]J Li，J BIOUCASDIAS，A.PLAZA.Semisupervised hyperspectral image classification using soft sparse multinomial logistic regression[J].IEEE Geosci.Remote Sens.Lett，2013，10（2）：318322.
[4]W DI，MM CRAWFORD.Active learning via multiview and local proximity coregularization for hyperspectral image classification[J].IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing，2011，5（3）：618628.
[5]J BIOUCASDIAS，M A T.FIGUEIREDO.Alternating direction algorithms for constrained sparse regression：application to hyperspectral unmixing[J].Hyperspectral Image and Signal Processing：Evolution in Remote Sensing （WHISPERS），2010：14.
[6]Y TARABALKA，J A BENEDIKTSSON，J CHANUSSOT.Spectralspatial classification of hyperspectral imagery based on partitional clustering techniques[J].IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing，2009，47（8）：29732987.
[7]GB HUANG，H ZHOU，X DING，et al.Extreme learning machine for regression and multiclass classification[J].IEEE Trans.Syst Man Cybern B，2012，42（2）：51329.
[8]M PAL，A E MAXWELL，T A WARNER.Kernelbased extreme learning machine for remotesensing image classification[J].Remote Sens.Lett，2013，4（9）：853862.
[9]D RUMELHART，G HINTON，R WILLIAMS.Learning by backpropagating errors[J].Nature，1986，323（6088）：533536.
[10]Y BAZI.Differential evolution extreme learning machine for the classification of hyperspectral images[J].IEEE Geosci.Remote Sens.Lett，2014，11（6）：10661070.
[11]A SAMAT，P DU，S LIU，et al.E2LMs：ensemble extreme learning machines for hyperspectral image classification[J].IEEE J.Sel.Topics Appl.Earth Observ.Remote Sens，2014，7（4）：10601069.
中图分类号：G40-013.9 文献标识码：A 文章编号：1671-0568(2012)41-0118-02
随着社会进步，网球运动从简单游戏发展演变成为一种精彩纷呈、对抗激烈的现代体育运动项目，在世界广泛而又蓬勃地发展，其意义已不再局限于体育和游戏的范畴，越来越多地被赋予了社会因素。本文对广州市26所普通高校网球教学的现状进行调查与研究，据此对广州市普通高校网球教学的现状进行客观的评价与分析，找出影响该市普通高校网球教学可持续发展的因素，并提出相应的发展对策和建议。
一、广州市普通高校网球教学的现状分析
1.网球课教学内容的现状分析
广州市普通高校网球课教学内容主要包括两方面：实践和理论。
(1)网球课实践教学内容的现状分析。广州市普通高校网球课实践部分内容基本类似，只不过是各个高校的课时安排不一，侧重点不同，其主要以正手击球、反手击球、发球与接发球、正手截击、反手截击等技术动作内容和一定量的身体素质练习等辅助教学内容。其中只有6所高校网球实践教学内容全部是网球技、战术练习，其它高校都还包含一些辅助教学内容。另外，广州市普通高校网球实践教学内容的主要形式是在室外集中授课学习。
通过对大学生的问卷调查可以看出，大学生对实践教学内容满意的占30.3％；较满意的占29.4％；不满意的占40.3％，说明目前广州市高校网球实践教学内容存在较多的问题。大学生普遍认为：网球课实践教学内容的技术动作的重复性练习过多、单调，网球实践课变成了网球运动竞技目的的训练课，长此以往，会使学生产生厌烦心理，不利于激发学习激情。
(2)网球课理论内容与形式的现状分析。通过调查统计看出，广州市26所普通高校都有各自的网球理论教学内容，只是各校的侧重点不同。广州市普通高校网球理论教学内容大体包含以下内容：网球运动概述、网球比赛规则和裁判法以及竞赛的组织、网球运动的发展趋势、价值、意义，等等。各个高校的理论教学形式存在一定的差异，有的高校在室内集中讲解，有的室内外相结合讲解，有的采用视频与讲解相结合的形式。从走访调研看，各个高校都有相应的理论体系。但是，进一步了解发现，有些高校网球理论太陈旧，流于形式，往往应付上级领导的检查，实效性内容太少，与终身体育发展的内容不多。因此，各个高校要加强网球理论的建设，使当代大学生能真正了解网球运动的价值，能掌握科学地进行网球锻炼的原理和方法。
2.网球课形式、教学时数的现状分析
通过对广州市普通高校网球课开课形式的调查结果可知，作为选修课形式授课的有3所学校，作为选项课形式授课的有6所学校，二种形式都有的有17所学校，其所占百分比分别为11.5％、23.0％、65.5％。通过访谈得知，大学一年级开设网球课的有14所高校，在大学二年级开始开设网球课的有10所，在大三、大四开设网球课的一共才2所，可看出，广州市网球课在大学一二年级开课率较高，而三四年级开课率相对较低。从以上数据说明，广州市普通高校网球课开展较好，同时也说明网球课的开设率不均衡，主观原因是学校相关体育教学的领导对网球课的目的、价值等方面缺乏应有的认识，客观原因是高校网球教学师资、场馆设施等方面存在不足。
其次，广州市普通高校网球课的课时偏少。每个学期在完成网球实践内容与理论内容教学外，网球教师很难有时间再进行辅助内容的教学。被调查的广州市普通高校中，网球课教学时数总体偏少，表面看有18所高校每学期教学进度中安排达到了32学时，但是由于受阴雨天气的影响，大部分高校网球课教学时数还是不足，与教育部规定每学期教学时数一共不得少于32学时相比偏少。
3.教学方法和手段的现状分析
教学过程离不开教学方法和手段，不同的教学方法或手段都会产生不同的教学效果。被调查的教师中，大部分教师喜欢用传统教学方法，有32.5％的教师喜欢用录像多媒体教学法，还有17.6％的教师采用网络教学法等其它方法。显然，传统教学方法仍然是广州市普通高校网球教师首选的教学方法，而一些现代化教学方法和手段使用率相对较低。分析这种现象的原因：网球教师长期使用传统教学方法和手段已养成了习惯，他们对传统的教学方法具有一定经验，认为传统的教学方法和手段操作简单、方便、实用。现代网球运动与比赛并不是单单体力与技术的对抗，而是运动者智力和意识的较量，需要从事网球教学与训练的教师提高自身的专业水平和能力，不断学习国内外先进技术及教学与训练方法，使高校的网球教学水平跟上时代的步伐，以满足广大学生对网球运动的需要。
4.教学场馆与器材设施现状分析
硬件设施是高校体育教学和群体工作开展的基础，硬件设施否完备直接影响到高校网球运动的普及与发展。调查得知，目前广州市普通高校网球场地主要有塑胶、硬地(铺水泥或沥青)和沙土地这三种类型，其中塑胶场地最多，沙土地最少。这可能和各高校本科的教学评估有关，大多数网球场地是新建场地，要求的标准相对较高。调查得知：24.7％的高校拥有6块场地以上，57.7％的高校拥有2～6块场地，19.2％的高校拥有场地低于2块。从各个高校拥有场地数量与学生人数的比例来看，与教育部的要求(场地数与学生数之比是1:1000)相差较大。在调查中，有84.5％的学生对场地表示不满意。这些数据可以看出，广州市普通高校网球场地的配备存在严重的不足现象。
在器材方面：好的球拍对掌握技术会有很大的帮助，但各高校对此提供的支持和帮助明显不足。在被调查的26所高校中，近9成的学校网球课没有给学生提供球拍和球，由学生自己负担，势必影响学生对网球的兴趣。学生购置的球拍，一般是价位在100K左右，多数是较差的铝合金材料，只有极少数的学生使用较为高档的球拍。球也是多种多样，有的弹性很低，有的弹性很高，平均每个学生才拥有2个球，平均有3％左右的学生没有网球。这些充分说明，广州市普通高校网球课的器材配备非常缺乏，远远满足不了大学生的体育锻炼需求。
二、发展对策
1.深化网球课的教学改革
建议对高校一二年级学生开设网球选项课，主要以网球运动技能为教学内容。对三四年级学生开设网球选修课，主要是网球竞赛法、规则裁判法、网球技战术欣赏等教学内容。这样才能使大学生较系统地掌握网球的技战术和理论水平，对兴趣的培养起到促进作用。第二要合理安排教学时数(每学期要大于32学时)。应转变“传统型”的教学方法，加强教学方法钻研和利用，掌握各种现代化教学方法和手段。对于初级班的学生可以采用“软式网球”，以降低初学者的难度，使之较易掌握技术动作，对网球动作定型非常有益。
2.加快网球教师教育一体化进程
[中图分类号]R730.57 [文献标识码]A [文章编号]1008-6455（2014）13-1083-04
皮肤血管性病变为皮肤科常见病症，常见的有血管瘤、微静脉畸形、毛细血管扩张等。由于血管性病变可能累及毛细血管、静脉或者动脉，病变的范围和深度各有不同，虽然目前有多种激光可以治疗，但疗效各异。2013年8月～2014年2月，笔者科室尝试采用窄谱强脉冲光联合长脉宽1 064nm激光治疗皮肤血管性病变，取得了满意疗效，现将结果报道如下。
1 资料和方法
1.1一般资料：血管性病变患者共214例，其中男47例，女167例，年龄1个月～53岁。病例类型：血管瘤133例，微静脉畸形56例，毛细血管扩张25例。本组选取的病例：血管性病变处于增生期或静止期，而处于消退期或已有其他类型激光、冷冻、注射、放射敷贴等治疗史者均不列入本研究。血管瘤患者治疗前先行彩色B超检查，明确瘤体的范围大小和深度（厚度）；微静脉畸形进行病理活检，以明确诊断，并进一步了解病变内血管情况，作为激光治疗前参数设定依据。毛细血管扩张的病例，包括炎症性毛细血管扩张和点阵激光术后面部红斑。病变部位每次治疗前行相同的数码相机拍照，选择相同的拍照环境、光线及相机参数。
1.2仪器参数及方法：用辉煌TM 360工作平台（以色列飞顿激光公司生产），窄谱强脉冲光波长500～600nm，光斑面积3cm2，能量密度5～15J/cm2，脉宽选择10ms、12ms或15ms。Nd：YAG激光长脉宽1 064nm，根据血管病变的深度和血管管径的大小选择2.0mm或6.0mm光斑，能量选择30～450J/cm2，脉宽分别为10ms、15ms、45ms和60ms。
1.2.1血管瘤的治疗：术前B超排除动静脉漏的血管畸形。首先采用LP 1 064nm激光治疗，光斑的选择：病灶厚度大于1mm，选择6mm光斑，小于1mm的病灶可选择2.0mm的小光斑；能量选择：起始能量160J/cm2，超过2.0mm厚度的病灶则中央位置为180～200 J/cm2；脉宽的选择：随着能量、密度的增加，视病灶厚度选择40ms或60ms脉宽。散在点状发射能量，不重叠，观察可见病灶点状变灰。然后用窄谱强脉冲光治疗，脉宽15ms，能量密度8J/cm2，照射一遍。
针对各种病变类型做相应调整，根据病变的厚度选择脉宽及能量。治疗后以达到血管病变表面变灰、萎缩，予以冰块冷敷止痛、减轻水肿。病变厚度大于1mm时，长脉宽1 064nm激光可选择6.0mm的大光斑，脉宽适当延长至60ms；而厚度小于1mm的病变可选择2.0mm的小光斑，脉宽40ms，然后应用窄谱强脉冲光治疗，能量选择应慎重，可以从低能量开始，逐渐加大至病变反应变灰。
1.2.2微静脉畸形的治疗：根据微静脉畸形的外观、充血反应、病变的厚度以及病理检查的结果，选择适当的激光参数。浅层的微静脉畸形（鲜红色）应用窄谱强脉冲光治疗，颜色较深（紫红色）和增厚型的微静脉畸形联合应用长脉宽1 064nm激光和窄谱强脉冲光，治疗方法与上述血管瘤基本相同。
1.2.3毛细血管扩张的治疗：对于毛细血管扩张性红斑、酒糟鼻以及点阵激光术后皮肤发红的患者，病变大部分相对表浅，则使用窄谱强脉冲光治疗，选择脉宽15ms，能量8J/cm2，照射一遍，病灶即刻反应会更红，约3天后逐渐消退；炎症性病变局部可能加深，病变较厚则需要联合应用窄谱强脉冲光和长脉宽1 064nm激光进行治疗。由于病灶相对较浅，长脉宽1 064nm激光的能量
1.3疗效评定及标准：通过临床观察和测量病变的颜色、范围，直尺和方格尺测量，数码照片的对比，血管瘤病变可以根据皮损表面消退情况及复查彩色B超，客观检查血管瘤的范围和深度的改变。微静脉畸形和毛细血管扩张则根据测量病变的范围，加上治疗前后照片的对比，由专业医生判断病变消退的程度，以及出现并发症的情况。治愈：病变消退>90%；显效：病变消退60%～90%；有效：病变消退30%～60%；无效：病变消退
2 结果
2.1治疗结果：本组病例中血管瘤经过1次联合治疗可见病灶变浅及部分消退，4周后重复治疗，大部分病例经过2～3次治疗病变完全消退；微静脉畸形需要2～6次治疗；毛细血管扩张激光治疗1次即可见病灶消退。本组病例分别经过1～6次治疗后门诊随访观察3～6个月。治愈87例（40.65%），显效115例（53.73%），9例有效（4.20%），总有效率94.38%。典型病例治疗前后照片见图1～4。
2.2不良反应：治疗中出现水疱13例、紫癜10例、色素沉着6例，偶见色素脱失2例，溃疡和瘢痕各有1例（可能与光斑重叠或能量过大有关），水疱和紫癜均在1～2周消退，色素沉着2～3个月消退，色素部分脱失随时间逐渐恢复。
3 讨论
3.1 皮肤血管性疾病较为常见，表现为病理性的血管增生和扩张，通常可以分为血管性肿瘤和血管畸形[1]。血管瘤好发于婴幼儿，头面部常见，表现为红色、柔软的肿块，如草莓状，部分位于皮下的柔软肿块，B超检查可见血管密集，常存在血管畸形[2]。血管瘤有增生或消退的过程，目前提倡积极治疗，尤其对于生长较快的血管瘤。微静脉畸形旧称鲜红斑痣，表现为皮肤的红色斑块，先天性，好发于面、颈部，色斑不规则，边界清楚，压之部分退色，可见毛细血管扩张，随着年龄增长，后微静脉扩张，颜色加深变红，变紫，皮肤增厚并出现结节[3]。皮肤反应性潮红、炎症导致的局部病变（如酒渣鼻）、点阵激光磨削治疗后皮肤长期的发红，都可以是毛细血管扩张，影响患者的容貌。
3.2窄谱强脉冲光的特性：根据选择性光热作用理论[4]，激光照射血管性病变后，氧合血红蛋白特异性吸收激光能量，发生变性或凝固，红细胞变形，产生正铁血红蛋白，红细胞膜损伤，与内皮细胞凝固，导致血管闭塞。氧合血红蛋白的吸收峰为418nm、 542nm和577nm[5]。窄谱强脉冲光的波长为500～600nm，它同时包含两个氧合血红蛋白吸收峰，从而大大增强了治疗效果。窄谱强脉冲光采用大光斑，能量分布均匀，不易产生花斑，它的序列脉冲模式使升温更平稳、治疗更安全，不易产生紫癜和水疱。由于窄谱强脉冲光波长相对较短，它主要针对表浅的血管性病变[6]。
3.3 长脉宽1 064nm激光的特性：氧合血红蛋白在800～1100nm之间有另外一个相对较弱的吸收峰， 1 064nm则位于这个吸收峰内。虽然氧合血红蛋白对1 064nm的吸收较542nm 和577nm少，但是增加激光的波长可以增加激光的穿透深度，同时加长脉宽，可以更有效地达到深层血管。Nd：YAG激光长脉宽1 064nm波长可以穿透皮下5.0～6.0mm，其脉宽一般在10～100ms时可凝固直径较大的血管，对于皮损较厚或较深的血管瘤和静脉畸形具有显著的疗效[7]。长脉冲1 064nm激光可以治疗较深层的血管瘤和微静脉畸形的真皮血管畸形[8-9]。
3.4 联合应用的治疗效果：临床常见的皮肤血管性病变，除了包含表浅的血管病变，也可能含有较深层的血管扩张。以往笔者单独应用脉冲染料激光、长脉宽1 064nm激光或者强脉冲光（IPL），常常需要反复多次治疗。脉冲染料激光和长脉宽1 064nm激光容易产生水泡和紫癜，能量过大则造成皮肤破溃，从而形成瘢痕，甚至影响容貌。IPL难以作用到深层的血管病变[10]。根据血管瘤和血管畸形的血管特性，笔者根据现有设备的特性，采用窄谱强脉冲光和Nd：YAG激光长脉宽1 064nm联合应用。先用1 064nm激光，穿透治疗深层血管，然后应用窄谱强脉冲光继续照射血管病变，使得病变血管进一步收缩、凝固，达到治疗效果。
本组病例治疗结果显示如下特点：①达到治愈和显著疗效的治疗次数明显减少。血管病变经过两种激光的联合治疗，加快了病变血管的闭合，大部分病例2～4次即可达到治愈或显著效果；②血管性病变的治愈率大为提高。窄谱强脉冲光和激光的联合治疗，同时兼顾了深、浅部位的血管病变，治疗效果大为提升；③出现并发症的情况轻微。窄谱强脉冲光的波长更加集中，选择性治疗的针对性较强，而正常皮肤组织吸收不多。应用Nd：YAG激光长脉宽1 064nm时选择能量密度应由小到大逐渐增加，光斑不要重叠。本组研究的病例中没有出现溃疡或明显的瘢痕，这对于婴幼儿，尤其头面部的治疗更为关键。笔者认为，窄谱强脉冲光和Nd：YAG激光长脉宽1 064nm联合应用，可以相互取长补短，既增加了疗效，又缩短了治疗次数，在血管性病变的临床治疗上值得推广应用。
[参考文献]
[1]Gao K，Huang Z，Yuam KH，et al. Side-by-side comparison of photodynamic therapy and pulsed-dye laser treatment of port-wine stain birthmarks[J].British J of Dermatol，2013，168（5）：1040-1046.
[2]Fadi EM，Deepak G，Marco C，et al.Peripheral vascular tumors and vascular malformations： imaging （magnetic resonance imaging and conventional angiography）， pathologic correlation and treatment options[J].International J of Cardiovascular Imaging，2013，29（2）：379-393.
[3]张歌，杨建申，陶宇，等.595nm脉冲染料激光治疗鲜红斑痣2978例[J].实用医药杂志，2012，29（11）：1004-1005.DOI：10.3969/j.issn.671-4008.2012.11.031.
[4]Anderson RR，Parrish JA.Selective photothermolysis：precise microsurgery by selective absorption of pulsed radiation[J].Science，1983，4596：524-527.
[5]Tanzi EL，Lupton JR，Alster TS.Lasers in dermatology four decades of progress[J].J Am Acad Dermatol，2003，49（1）：1-31.
[6]杨建申，张歌，陶宇，等.不同方法治疗微静脉畸形疗效比较[J].中国美容医学，2012，21（10）：1797-1798.
[7]周国瑜，沈玲悦，田克斌，等.长脉宽可调脉宽 Gentle YAG 1064nm 激光治疗颌面部血管瘤113例效果评估[J].上海口腔医学，2006，15（3）：250-253.
[8]Yang MU，Yaroslavsky AN，Farinelli WA，et al.Long-pulsed Nd：YAG laser treatment for port-wine stains[J].J Am Acad Dermatol，2005，52（3）：480-490.
Vol.2,4th Edition
2009
Hardcover
ISBN 9783540749523
W 德姆特勒德著
自1960年第一台激光器问世以来的近50年中,激光光谱学一直是研究领域的重点,并且在科学、医药以及技术的许多方面取得显著进展,得到越来越多的应用。激光光谱学的发展部份地得力于新的实验技术。这些新技术的出现,激发了激光在化学、生物、医药、大气研究、材料科学、计量学、光通讯网络以及许多其它工业领域的应用。
为了让读者了解这些新发展,新版书中增加了很多新内容,譬如:外腔倍频,稳定的连续参量振荡器,可调的窄带紫外光源,更灵敏的检测技术,可调的飞秒或次飞秒激光器,原子或分子激发的控制,能与飞秒激光器同步的频率梳,相干的物质波,以及在化学分析、医药诊断、工程中更多的应用实例。此外,对一些章节的内容如非线性光谱学、离子阱、超短激光脉冲、以及激光光谱的新发展等作了较大改进和扩充。新增的50张插图展示了最新的开发和研究结果。这些新内容需要在第三版《激光光谱学》中增加很多页面,因此著者决定将第四版的《激光光谱学》分为两卷。第一卷主要论述激光光谱学的基础。第二卷介绍了激光光谱学的各种实验技术及应用。新技术及新实验装置包括:用光梳直接测量光波的绝对频率和脉冲;可见飞秒激光高次谐波的阿秒时间分辨率;飞秒非共线光参放大器,以及用它来高速测量激发分子的快速动态过程,它也是详细研究一些重要过程如眼视网膜的视觉过程,或叶绿素分子中的光合成过程的基本工具。
本书共10章:1.激光的多普勒极限吸收光谱和荧光光谱;2.非线性光谱;3.激光喇曼光谱;4.分子束的激光光谱;5.光泵和双共振技术;6.时间分辨激光光谱;7.相干光谱;8.碰撞过程的激光光谱;9.激光光谱的新发展;10.激光光谱学的应用。每一章的末尾有练习题。书的末尾有习题答案、参考文献及主题索引。
著者任职于德国凯泽斯劳滕大学(Universitt Kaiserslautern)物理系。目前他的教学及研究的兴趣包括:实验物理学,激光光谱,原子、分子和光子,分子物理学。他曾撰写数十部著作。
本书填补了前沿研究论文与基本原理和基本实验技术之间的空白。适合于想深入了解激光光谱学的物理学家及化学家阅读;也可作为研究生的教科书。凡是学过原子物理、分子物理、电动力学和光学的学生都能阅读本书。
刘克玲,退休研究员
中图分类号：TS207.3 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2015）02-0035-01
文章主要对转基因的原料作物以及转基因成分进行分析检测，消费者需要了解到插入的外源基因的信息以及外源基因的表达产物是否对人体以及环境有害，这就需要很高的转基因食品的分析检测技术。分析检测技术的基础为标识制度，标识制度有自愿标识制度和强制标识制度，尽管各国之间标识制度不同，但食品进出口时仍需对标识制度进行参照。转基因食品的分析检测技术主要有组学分析技术、光谱学分析技术、DNA水平和蛋白质水平检测策略、分子特征分析检测技术、转基因快速检测技术、转基因定量检测技术等。
1 转基因食品标识制度
到目前为止，世界上有超过50个国家对转基因食品采取了标识制度。这类制度可大体分为两类，一类是强制性标识，另一类是自愿型标识。其中，有着非常严格和预防性的法律制度以及对需要标识的阈值进行规定的国家为中国和欧盟等；另外，采取自愿标识通常在只有食品中存在明显差别如过敏原的情况下才进行标识。尽管各国采用不同的标识制度，但是除却政治因素，各国考虑更多的是实际检测能力。经过批准进口的转基因食品全都具备相应标识制度，所以说，转基因食品标识制度是转基因食品的重要组成。
2 转基因食品分析检测技术
随着各种技术的不断发展变化，转基因分析检测技术也不断进行发展。转基因食品的非期望效应的评价依赖于组学分析技术，而数字PCR技术的出现和好的弥补了普通PCR技术在转基因检测方面的缺陷[1]。在精确定量方面基因拷贝数的绝对定量通过一定的技术也能够实现，另外，等温扩增技术和试纸显色原理在快速检测领域的应用，能够帮助特殊岗位的工作人员进行快速检测。
2.1 组学分析技术
组学分析技术含有蛋白组学、转录组学以及代谢组学等技，是对一类个体系统集合的分析技术。蛋白组学指在特定的时间和环境下，对一个细胞中全部蛋白质表达进行研究的技术。蛋白组学主要研究某一细胞或者生物在一定的病理及生理情况，其蛋白质的特点、数量、功能等[2]。转录组学主要研究细胞在表达某一功能其基因的和，其研究成果为外源基因表达的信息和外源基因进入受体中所表达的状况。代谢组学主要是对细胞在特定时间和环境下全部的小分子代谢物质进行研究。
2.2 光谱学分析技术
近红外光谱检测是转基因光谱学技术的主要技术。近红外光谱检测的优点在于其穿透性很强，因此不需要对其检测物质进行基因组提取或者预处理。尽管还不能确定转基因光谱学检测的准确性，但是光谱学检测的优势在于简单迅速和无损检测。因为消费者格外关注转基因食品的安全问题，因此，光谱学和组学分析的关注方面都在转基因食品的非期望效应上。
2.3 DNA水平和蛋白质水平检测策略
到目前为止，国内外对转基因食品的分析检测技术的的主要研究方面是在蛋白质和核酸上。在实际应用过程中，以DNA作为检测基础的检测技术被广泛应用的原因在于其检测的灵敏度较高并具有特异性[3]。聚合酶链式反应也是被广泛使用的转基因分析技术之一。另外，较为常用的还有酶联免疫吸附法。PCR技术是DNA水平检测较为常用的技术，因其导入受体的外源基因的位置和大小无法确定，所以，在检测过程的实现需要筛选技术的辅助。其中，使植物体能够稳定表达的低拷贝基因内标基因和标准物质是PCR检测中常用的物质。
2.4 分子特征分析检测技术
将转基因作物或食品中受体所插入的外源基因的所有信息称为分子特征，主要有外源基因的特异序列、插入位点及数量、外源基因两侧的侧翼序列等。这些信息是整个分析检测技术的基础，能够辅助转基因作物或食品分类、评价等。分子特征既是转基因分析对象的同时，又是转基因的检测对象，在快速检测和精准定量检测中起着重要作用，另外，在组学分析技术中也有着重要影响。
2.5 转基因快速检测技术
完善的转基因食品分子特征信息相当于一个巨大的信息筛选库。但是在地方食药监局和港口出入境检疫局的工作人员对精准、高效的检测未知样品的技术重视程度更高。转基因分析检测在实际中的应用应该是没有进行专业培训的工作人员也能够利用技术手段来进行检测。其中PCR技术需要在变温的条件下进行多步骤的操作，显然不符合高效的原则，因此，有必要进行开发恒温下的检测技术。转基因快速检测技术有等温扩增检测技术、试纸检测技术等。
2.6 转基因定量检测技术
制定标识的基础为分子特征，而利用定量检测技术可以实现对标识阈值的确定。一方面，定量检测技术能够在科研工作中进行样品转基因相对含量以及外源基因拷贝数的确定；另一方面，定量检测技术还可以在田间对样品的含量进行确定，并依据其阈值提供处理措施。作为贯穿整个转基因分析检测工作的技术手段，定量检测技术为标识制度提供了科学依据。有传统的定量检测技术、数字PCR检测技术、新材料辅助的定量检测技术等。
3 结语
自世界上首例转基因作物耐草甘膦品系转基因大豆问世以来，转基因作物开始飞速发展，传统农业受到很大的冲击。随着转基因作物的快速发展，越来越多的转基因食品流入市场，转基因食品在满足人们物质生活需要的同时，人们开始注重转基因食品的安全性。世界各国纷纷出台了一系列的管理制度来预防转基因食品带来的安全问题，在1922年，世界各国倒成了《卡塔赫纳生物安全议定书》来对转基因食品进行规范。对转基因食品进行标识和监管的首要任务就是对转基因食品进行成分分析检测，因此，转基因食品分析检测技术的发展对转基因食品的安全有着至关重要的影响，此技术也属于全球食品安全检测的重要技术，值得推广借鉴。
参考文献
