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我國中藥資源豐富，應用歷史悠久。然而由于我國中藥生產工藝及質量控制技術水平較低，嚴重制約我國中藥產業現代化的發展。隨著現代科學技術的發展，藥物分析方法己經從傳統的化學分析發展到儀器分析階段，紫外可見分光光度法、薄層掃描色譜法、電泳法、氣相和高效液相色譜法及各種聯用分析技術等己經應用到中藥材分析中。但這些方法都需要經過復雜的樣品準備和預處理，測定成本高且效率較低，因此難以用于中藥產品及其生產過程的快速分析。
近年來國際上提出了一種全新的藥物非破壞快速分析法，該法是將化學計量學同近紅外（NIR）光譜分析法相結合而形成的新技術。由于NIR光譜分析法操作簡便、快速、能非破壞的對各種樣品進行快速、精確的分析，加之分析儀器的數字化和化學計量學的發展，運用化學計量學方法已能很好的解決光譜信息的提取及背景干擾方面的影響。因此，NIR光譜在制藥工業中的應用日趨廣泛。隨著中藥產業現代化進程的逐步加快，NIR光譜分析法被引入到中藥材分析領域，在中藥材鑒別和有效組分定量分析等方面取得了可喜的進展，顯示出NIR光譜分析技術在中藥材分析中具有廣闊的發展空間。
一、NIR技術簡介
近紅外光譜是人們發現最早的處于可見光和中紅外光之間的非可見光譜區域。許多有機物在該區域有著特征性吸收，且不同光譜波段的吸收強度與該物質的分子結構及濃度之間存在一定的對應關系。它的發現已有近200年的歷史，而近紅外光譜分析方法卻僅在最近這二十年間才得到了迅速發展和廣泛應用。特別是進入90年代后，現代近紅外光譜成為了發展最快、最為引人矚目的光譜分析技術，是化學計量學與光譜測量技術的有機結合，被譽為分析的巨人。而我國對近紅外光譜技術的研究及應用起步相對較晚，但逐漸受到關注，并在光譜儀器研制、配套軟件開發、基礎研究和應用等方面取得了豐碩的成果，并帶來了極好的經濟效益與社會效益。
二、常見的化學計量學方法
目前，在NIR 光譜分析中最常用的化學計量學方法為多元校正方法，主要包括：多元線性回歸、主成分分析、主成分回歸和偏最小二乘等。最近十幾年，包括人工神經網絡、遺傳算法和模糊邏輯系統等軟計算方法在化學中的應用得到了越來越多的關注。由于中藥材化學物質體系非常復雜，待分析的藥效成分多是混合體，如各種中藥制劑和天然藥物等。同時在中藥材質量控制中，由于中藥生產方式：提取、炮制、煎煮等對待測成分的影響，又存在著動態化學變化和新成分的生成，致使其內部有效成分復雜多變，難以闡明。所以，在實際的中藥材分析應用中，使用常規的NIR光譜多元校正建模或模式分類等方法往往不能取得理想的定性或定量分析結果，導致其成為阻礙中藥NIR光譜分析技術應用發展的瓶頸。為此，有必要進一步研究中藥材的NIR光譜計算分析方法學。
三、NIR技術在中藥材分析中的應用
中藥材分析包括定性分析和定量分析兩個方面。定性分析多為對中藥材及中成藥的真假鑒別、產地鑒別和來源鑒別。湯彥豐等[1]將近紅外漫反射光譜分析技術與人工神經網絡方法相結合, 對52種大黃樣品進行了測定和鑒別, 正確率可達96%。劉沭華等[2]采用近紅外光譜法結合近鄰法和多類支持向量機等模式識別技術對來自4個不同產地的269個白芷樣本和6個不同產地的350個野生和栽培丹參樣本進行了產地鑒別。劉荔荔等[3]采用傅立葉變換近紅外光譜結合聚類分析對7種紅曲霉屬真菌發酵制成的紅曲藥材進行了成功鑒別。
中藥材的定量分析主要指對中藥材有效成分含量的測定, 于曉輝等[4]將近紅外光譜技術與徑向基函數神經網絡相結合,對42種大黃樣品中的主要有效成分: 蒽醌類化合物、水溶性蒽甙類化合物、芪甙類化合物和鞣質類化合物進行了定量預測分析。朱向榮[5]應用近紅外光譜分析技術結合化學計量學方法, 成功的測出中藥清開靈注射液中間體總氮和梔子苷的含量。趙玉清等[6]采用近紅外光譜建立了偏最小二乘模型，實現了對黃芪提取液中總皂苷含量的測定。
四、展望
為了更好發揮近紅外光譜法在中藥領域的快速分析作用，拓展各種化學計量學方法的應用范圍，為其在中藥材分析中的應用打下一定基礎，當前必須進行中藥材近紅外光譜的化學計量學方法研究，特別是發展近紅外光譜非線性建模方法、特征光譜信息提取、化學信息模式識別以及模糊聚類分析等方法，發展形成中藥材快速分析新技術，實現中藥生產全過程質量監控，這對于推進我國中藥產業現代化進程具有重大理論意義和實際應用價值。
參考文獻
[1]湯彥豐, 張卓勇, 范國強 光譜學與光譜分析 2004, 24 (11): 1348-1351
[2]劉沭華，張學工，周群，光譜學與光譜分析 2006，26（4）∶629-632.
[3]劉荔荔, 邢旺興, 賈暖, 林培英, 必鶴鳴, 吳玉田 第二軍醫大學學報2002，23（11）:1230-1232
化學耗氧量（ChemicalOxygenDemand，COD）是指在一定條件下用強氧化劑處理水樣時所消耗氧化劑的量，以氧含量（mg•L－1）來表示．它可以反映水體受有機物的污染程度，是衡量水質的重要指標之一．水體中COD的測定方法有化學法、紫外吸收法、熒光法以及臭氧氧化法等［1－4］．目前環保領域COD的測量主要是采用化學法中的高錳酸鹽指數法和重鉻酸鉀回流法．水體中COD的測定受諸多因素的影響，如加入的氧化劑種類、濃度、反應液的pH值、反應溫度、時間以及催化劑的種類和用量等［5］．目前采用的高錳酸鹽指數法和重鉻酸鉀回流法，分析周期長，能源浪費大，受回流設備的限制不能進行大批量分析，且會產生嚴重的貴金屬銀鹽及汞鹽污染．近年來利用光學法進行水質監測已成為國際的研究熱點［6－10］．與傳統方法相比，光學監測技術具有操作簡便、不需要消耗試劑、重復性好、測量準確度高和檢測快速的優點［11－15］，非常適合對環境水樣的快速在線監測．本文基于紫外光譜法的COD測量技術，設計了一種全光譜分析的水質COD在線監測系統，利用最小二乘法建立了計算模型，并進行模型參量反演．針對現實水樣的復雜性，在實驗室內配制模擬水樣進行測量，并與相關儀器測量結果進行了對比．實驗結果表明．該方法無需消耗任何試劑，測量準確度高、重復性好，可以應用于復雜水質的COD在線監測．
1測量原理與實驗系統
從20世紀60年代起，國外就開始了紫外吸收光譜法測量COD的研究，其發展經歷了單波長法、雙波長法、多波長法、全光譜法的發展歷程．單／雙波長光度計的結構簡單，只適用于成分單一的水質COD的測定．而實際水樣COD的測定會受到多種因素的干擾，且水體中有機物組分不同，最大吸收峰也并非都在254nm處（如圖1，圖中1～6分別表示苯胺、苯酚、丙酮、腐植酸、鄰苯二甲酸莖鉀和水楊酸）．因此，只用254nm來捕捉全部有機物是非常困難的．全光譜法COD測量的理論基礎：大多數有機物在200～400nm紫外波段都有吸收，通過測定水中有機物在紫外波段的吸光度值，可以間接反應出水體中有機物的含量，從而廣泛應用于水中有機物的定性、定量測定．整個測量系統的結構如圖2．系統采用流通式進水方式，進水口通過進水泵控制水流速度，排水口通過電磁閥控制排水；光源采用光纖燈（賀利士氘－鎢燈，型號：DTM6－10），波長范圍覆蓋200～1100nm波段；光源通過光纖耦合到樣品池，樣品池兩端設計為標準的SMA905接口，為了保證入射光、透射光的傳輸效率，在樣品池兩端增加透鏡組；光譜檢測設備采用微型光譜儀作為檢測終端（OceanOpticsUSB4000），負責光譜信號的采集；控制單元是測量系統的核心，負責光源控制、進水泵控制、電磁閥排水、光譜信號采集與處理．
2基于全光譜分析的COD計算方法
2．1實驗數據選擇配制了5種不同COD的鄰苯二甲酸氫鉀溶液．圖3為其吸光度光譜圖，測量波長范圍為200～750nm．從圖中可以看出，5種濃度的溶液在400750nm的波段內基本沒有吸收，結合圖1中6種有機物在此波段內也基本不產生吸收，所以本文選取了200～400nm波段范圍內的數據用來進行系統模型的建立．
2．2系統模型建立數據的處理流程如圖4，其中計算模型的流程如圖4（a）．光譜值通過實驗獲取．采集的原始光譜一般會有噪音，通過小波濾波的方法對光譜進行預處理，濾除環境雜散光帶來的擾動．光譜經過濾波預處理后，進行吸光度計算，計算公式依據朗伯－比爾定律A＝－lg（I／Io）（1）式中，A表示吸光度，I表示透射光強度，Io表示入射光強度．根據吸光度的計算結果，選取特征波長處吸光度用于模型計算．參量反演數學模型：將200～400nm波長段的吸收光譜分成n個區間，建立吸光度系數a與濃度c的方程．取n個區間的中心波長作為特征波長，n即為特征波長的個數．將特征光譜映射為COD值的特征向量，可以建立如下方程那么式（3）可以記為ax＝c．其中，a為吸光度，x為傳遞系數，c為COD值．吸光度a可以通過實驗的方法計算得到，COD為待測量．這樣對傳遞系數x的求解可以轉換為通過m個方程解n個未知數的問題．利用最小二乘法對方程組進行多元線性回歸，就可以得到相應傳遞系數．在本文的實際應用中，n取值20，m取值30．
3結果與討論
3．1精密度及檢出限實驗精密度的測定：取20mg•L－1的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液連續測定11次，相對標準偏差為2．93％，精密度良好．檢出限的測定：平行測定質量濃度為1．0mg•L－1的鄰苯二甲酸氫鉀標準溶液7次，據式（4）計算最小檢出限ρMDL＝S＊t（n－1，0．90）（4）式中S為標準偏差，t（n－1，0．90）表示置信度為90％、自由度為n－1時的統計量t值，本實驗中t（6，0．90）＝1．94．計算得本法的檢出限為0．0985mg•L－1．
1．1在病原微生物檢測中的應用
微生物細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標志，因而可以作為菌種快速識別和鑒定的判斷標準。利用拉曼光譜可以在不依賴培養基的情況下直接對患者體內分離下來的或實驗室中保存的單一菌種或混合菌群進行快速鑒別及分析［8］。美國華盛頓州的研究人員利用拉曼光譜對從臨床患者和醫院環境中分離得到的7株副溶血弧菌進行了分析，結果發現7株菌株都有其各自不同于其他菌株的特征峰。他們還將其中2株副溶血弧菌菌株分別按照1∶2、1∶1和2∶1的比例混勻后分別利用拉曼光譜檢測，結果顯示可以通過2株細菌各自的特征峰將兩者明確區別開來，其中一株副溶血弧菌的特征峰出現在了1002cm－1、1177cm－1和1532cm－1處，而另一株副溶血弧菌的特征峰卻分別出現在了525cm－1、738cm－1、1319cm－1和1639cm－1處，證明拉曼光譜無論在單一菌種標本還是混合菌群標本中均具有良好的分析鑒定能力［9］。另有研究發現結合使用拉曼光譜和化學計量法可以鑒別微生物的種類及各自血清型，已有實驗利用銀納米顆粒作為基底對綠豆芽中的李斯特菌、霍亂弧菌、金黃色葡萄球菌等6種食物源性致病菌進行了拉曼光譜的鑒定和區分［10］。有研究報道對日常生活中主要的食物源性致病菌進行了拉曼光譜分析，從而對細菌進行等級劃分，第一級便是區分革蘭陽性菌和革蘭陰性菌，另外通過各自特征峰區別不同細菌菌屬，結果顯示各級的識別結果準確度均在91％以上［11］。利用拉曼光譜技術與微流控芯片相結合的辦法，毛麗華等人設計并建立了拉曼光譜－微流控芯片自動化檢測系統，檢測并統計了珠蛋白生成性障礙貧血型紅細胞與健康人紅細胞的拉曼光譜值，通過在1004cm－1、1130cm－1、1450cm－1等拉曼光譜特征峰的數據對比，發現了珠蛋白生成障礙性貧血型紅細胞的血紅蛋白寬度較健康人紅細胞廣，并以此發現了新的快速、便捷的檢測珠蛋白生成障礙性貧血的檢驗醫學技術。另有研究者也利用拉曼光譜技術與微流控芯片相結合的辦法從十多種細菌混合的菌群中對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌進行了快速分析研究。結果表明耐甲氧西林金黃色葡萄球菌較其他細菌有其獨特的拉曼波峰，并且整個檢測過程用時只需20s時間，在檢驗精度上也與傳統PCR技術、免疫學檢測技術所得到的結果相似［12］。該方法簡便快速，安全可靠，非常適合用于衛生稽查部門的快速檢驗。
1．2在腫瘤檢驗中的應用
目前在全世界范圍內依然沒有很好的針對腫瘤的治療手段，腫瘤的分期對預后起著決定性的影響，那么對腫瘤的早發現、早診斷、早治療就擺在了尤為突出的地位［13］。在腫瘤組織中，在細胞發生病理學手段可觀測到的形態惡變之前，其實已經存在由細胞增殖分裂分化或一些信號蛋白的產生等引起的細胞中遺傳物質、蛋白質和脂類的結構和含量改變，而這些細微的改變可以及時通過拉曼光譜檢測反映出來［14］。因而在腫瘤檢驗中拉曼光譜技術具有傳統病理學檢測所無法替代的功能用途，對腫瘤的早期診斷有巨大幫助。實驗證明拉曼光譜可用于癌變組織與正常組織的鑒別。早在1991年就有人率先對拉曼光譜的腫瘤檢驗學價值進行了報道。他們發現正常乳腺組織與腫瘤組織甚至良性腫瘤與惡性腫瘤的拉曼光譜在700～1900cm－1存在著明顯差別，且對應的各自拉曼峰相對強度也存在顯著差異［15］。從此掀開了拉曼光譜應用于早期腫瘤診斷的新時代。Gawinkowski等［16］對拉曼光譜技術進行改進設計了快速近紅外拉曼光譜檢測系統，進一步提高了檢測效率，可在5s內快速測得活體皮膚的拉曼光譜。隨即該科研團隊利用此系統對肺癌組織進行拉曼光譜檢測，結果顯示肺癌組織的拉曼光譜特征與正常肺組織之間存在明顯差別。此后，該科研小組又成功獲得了亞洲人種皮膚黑色素組織的拉曼光譜數據。在對胃癌的在體拉曼檢測中研究人員將拉曼光譜技術與微型攝像機、圖像分光儀、雙極管激光發生器等結合建立了新型拉曼內鏡系統，也推動了內鏡技術的發展［17］。有學者利用激光作為拉曼光譜的激發光源，對15例手術切除且經病理確診為基底細胞癌的組織標本進行拉曼照射，同時與正常皮膚組織進行對比分析，結果顯示通過拉曼光譜檢測可以實現對基底細胞癌的高靈敏度診斷［18］。在對鼻咽癌組織和正常鼻咽組織的拉曼光譜比較中也有相似發現，它們在1290～1320cm－1，1420～1470cm－1和1530～1580cm－1這3處波段區間均存在明顯特征差異，可以作為鑒別要點。另有研究人員選用830nm波長激光對甲狀旁腺腺瘤組織標本及增生組織標本中的結節區域進行拉曼照射，重復了四十多次試驗，比較發現二者的拉曼光譜比較相似，但在蛋白質、脂質等某些特定波段仍存在可區別的差異，建立線性分析的數學模型可以很好地將二者區別開來［19］。對人體多處腫瘤組織的拉曼檢測均得到了較好的鑒別指標，預示著拉曼光譜在腫瘤學檢驗中將有寬廣的發展空間。
1．3在藥物分析檢測中的應用
拉曼光譜較早即應用于藥物檢驗領域。早期便有科研人員用共聚焦拉曼光譜儀對鹽酸曲馬多進行了檢測，所獲得的拉曼譜帶顯示圖譜峰形良好，峰強明顯，可以較準確地反映出鹽酸曲馬多的化學結構信息［20］。研究人員分析了倍他米松磷酸鈉和地塞米松磷酸鈉這兩種差向異構體的化學結構差異，分別對其固態及水溶飽和態進行了常規拉曼光譜檢測，并進一步對以銀膠為基底的這兩種藥物進行了增強拉曼光譜檢測分析，成功建立了這兩種差向異構體的拉曼區分系統，可以實現其快速區分鑒別的目的［21］?？蒲腥藛T采用傅里葉變換拉曼光譜法對不同產地且不同采集時間的野生及人工種植黃芩進行了分析研究，結果顯示利用該方法對中藥材的質量鑒定較傳統鑒別方法更快速簡便且不會對受檢樣品造成破壞，值得推廣。有學者在前人基礎上開創性地將拉曼光譜技術與光纖傳感技術相結合，實現了甲硝唑片的快速無損鑒別，尤其適合于藥品監管部門對藥品快速檢驗。
1．4在眼部疾病檢驗中的應用
晶狀體是一具有高濃度蛋白質的雙凸面透明組織，其內蛋白變化對晶狀體功能改變具有決定性作用，對人眼屈光調節也有重要意義。利用拉曼光譜對晶狀體蛋白質的亞結構例如：氨基酸亞基、二硫鍵、羧基、巰基等的分析可以幫助人們更好地認識晶狀體及其調節模式。拉曼光譜技術引入眼部疾病的研究首先是測定了牛晶狀體中α、β和γ蛋白的拉曼圖譜，結果顯示α蛋白主要集中于核部而β蛋白主要集中于皮質部［22］。Short等［23］測試了紫外線誘導下的兔白內障晶狀體拉曼光譜，結果顯示氨基酸殘基中的羥基譜線強度顯著增加，無法與水形成氫鍵，從而科學地解釋了白內障晶狀體中水分的缺失。與此同時，研究中發現了多肽水解物的組成成分鄰氨基苯甲酸，暗示著光化學反應可以造成色氨酸殘基的下降。綜合現有發現，他們提出了紫外線誘導白內障發生的熱損傷學說。研究人員測試了誘發哺乳動物白內障的致病性光譜，以6月齡家兔為陰性對照組，以7月齡糖尿病家兔為糖尿病組，對比發現在900～1700cm－1，并無明顯差異，而在800～850cm－1兩組差異明顯［24］。分析后認為誘發晶狀體混濁的主要原因是α、β和γ晶體蛋白的不良聚合反應。
1．5在骨科疾病檢測中的應用
絕大部分生物樣本都有自體熒光，而熒光的強背景會對拉曼光譜造成很大的干擾，從而影響拉曼光譜的準確性。雖然關于引起骨組織光譜背景的物質尚不明確，但很有可能是一些有機基質中的某些非膠原蛋白分子［25］。如果在未處理的情況下，利用拉曼光譜對骨組織的檢測很不準確。隨后熊義等［26］發現了通過雙氧水法降低骨組織光譜背景的方法，從而為拉曼光譜在骨組織中的研究打開了大門。骨組織在發育成熟后其密度與硬度即隨生物力學環境的改變而改變，稱為骨重建。在人體整個生命進程中，骨質會伴隨著有所改變，利用拉曼光譜可以對這一過程進行深入研究。一旦吸收與沉積的動態平衡被打破，則會造成不同類型的骨科疾病。Oshokoya等［27］建立了以拉曼光譜為研究手段的外力作用下的顱縫早閉模型，研究內容涉及顱骨成分、骨質及基質的相對含量和分布。顱縫早閉癥是一種由多病因造成的顱縫發育異常綜合征，在嬰幼兒屬于常見疾病，由于顱縫過早閉合，限制了顱腔的容積，不利于智力的發展。結果顯示在非軸向壓力的作用下成骨區的前端礦物含量相比無壓力的狀態下有所下降，其原因可能是礦物沉積不完全［28］。在成骨不全癥的研究中，有學者利用拉曼光譜證實了成骨不全癥小鼠在6月齡后的骨強度增長不是由于骨形態改變引起的，而是由于骨基質的改進而達成的［29］。
【關鍵詞】 余甘子葉 氣相色譜-質譜聯用 成分分析
余甘子葉，來源于大戟科葉下珠屬植物余甘子Phyllanthus emblical L．的葉子，收載于1974年出版的《云南省藥品標準》、1978年版《藏藥標準》、1977～2005年版《中華人民共和國藥典》。別名橄欖、滇橄欖 、油甘子、山油甘、庵摩勒、牛甘子、喉甘子、楊甘等，為多個民族習用藥［1］，廣泛分布于世界上許多國家。我國對余甘子的栽培利用有1800年以上的悠久歷史，該植物主要分布于我國的云南、四川、福建、廣東、廣西等地，是一種具有較高的食用和藥用價值的植物果實，被聯合國衛生組織指定為在全世界推廣種植的3種保健植物之一。主治血病、赤巴病、培根病、肝病、心臟病和高血壓病，以治療血熱血瘀引起的血病為長。近年研究表明余甘子具有抗菌［2］、抗腫瘤［3］、抗氧化［4］、抗動脈粥樣硬化［5，6］、抗乙肝病毒［7］、保肝［8］等作用。國內學者對余甘子果實的化學成分進行了較多的報道，但余甘子葉的化學成分研究未見報道，而余甘子葉含有較濃的芳香氣，本實驗提取了揮發油，進行了定性定量分析。
1 儀器與材料
美國 HP 6890/5973N氣相色譜質譜聯用儀（美國安捷倫)，HP-5MS彈性石英毛細管柱 (30 mm ×0. 25 mm，0. 25 μm)；G1701DA MSD化學工作站。相關試劑為分析純；余甘子葉采自廣西地區，經廣西中醫學院劉壽養副教授鑒定為廣西產的大戟科葉下珠屬植物余甘子Phyllanthusemblica L.的全草。標本存于廣西中醫學院藥學中心實驗室。
2 方法
2.1 余甘子葉揮發油的提取取60 g新鮮余甘子葉，搗碎，放進1 000 ml圓底燒瓶中，用揮發油提取器按常規水蒸氣蒸餾法提取揮發油，經無水Na2SO4 干燥后得淡黃綠色揮發油，收油率為0.2%。
2.2 氣相-質譜分析條件氣相色譜條件：進樣口溫度250℃，載氣：氦氣，流速1 ml·min- 1。柱溫：程序升溫70～280℃，初始溫度 70℃，保留3min，升溫速率10℃/min，終止溫度 100 ℃，以5. 0℃/min升溫至120℃后，再以30℃/min，升溫至220℃后，以20 ℃/min升溫至280℃，溶劑延遲1. 0 min；進樣量1.0 μl，不分流。
質譜條件：EI電離方式，離子源溫度 230℃；四極桿溫度：150℃；倍增電壓：1 247 V；發射電流：34.6μA；接口溫度：250 ℃；質量范圍：35～500 amu；電子能量70 Ev。3 結果與討論
用GC-MS分析法從余甘子葉揮發油共分離出29個峰（見圖1）。用氣相色譜數據處理系統，以峰面積歸一法測得其中各組分的相對百分含量，對總離子流圖中的各峰經質譜掃描后得到質譜圖，經過NIST98質譜計算機數據系統檢索，結合人工譜圖解析，按各色譜峰的質譜裂片圖與文獻核對，對基峰、質荷比和相對豐度等方面進行直觀比較，鑒定了其中26個峰，占總揮發油成分的90%以上，結果見表1。 表1 余甘子葉揮發油的化學成分由表1 可知，已鑒定的化合物占色譜流出組分峰面積的90%以上，主要為醇類、苯酚類及烷烴化合物。在已鑒定的組分中，相對含量較高的主要幾種組分有葉綠醇(19.00% ) 、2，4-二叔丁基苯酚 (18.79% )和異植物醇 (10.54% )。這些化合物形成了余甘子葉的特有氣味。另外還有3種組分的含量相對較少，未能鑒定，有待進一步研究。
有關余甘子葉揮發油的化學成分研究，目前國內外尚未見報道，本文采用GC-MS方法，對余甘子葉揮發油的化學成分進行了研究，鑒定了其中的26種成分。該法簡便、快速、靈敏度高。本研究為余甘子葉揮發油的應用拓開了廣闊的前景。
【參考文獻】
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在化學元素周期表的第三、四、五行中間的一些元素通常稱為過渡金屬，其別是由第三行的鈦（Ti）、釩（V）、鉻（Gr）、錳（Mn）、鐵（Fe）、鈷（Gu）、鎳（Ni）、銅（Cu）等的3d離子摻雜的晶體中發現了激光振蕩現象。這些離子有著極優越的特性，由于其電子能級與環繞它們的晶體結構產生的場之間的強烈耦合，造成了它們具有很寬的能帶發射。因此，這些過渡金屬離子的激光波長通常可以在幾個納米到幾百個納米的很寬的范圍內調控。上世紀80年代初實現了利用鉻和鈦3d離子的摻雜晶體，得到了可調室溫激光，從而極大地推動了將過渡金屬離子作為晶體的激活介質的研究，從而使過渡金屬離子激光在通過鎖模產生超短脈沖以及必須精確調節波長的激光的應用領域受到了人們的普遍重視，而在科學研究、醫學、測量和檢驗技術、通訊以及激光光度學等方面得到了廣泛的應用。
本書詳細地討論了用作可調固體激光的活性介質或其它晶體的3d離子光譜學、電振動和磁性質等一般性質，系統地闡述了晶體場計算（包括能級和吸收譜的第一原理計算）涉及的方方面面，包括微擾計算與完整的哈密頓量的對角化，并給出了理論結果與實驗光譜細致的比較、研究了動力學JohnTeller效應對于晶體中3d雜質光譜的影響、電振動譜的分析以及過渡金屬離子摻雜材料的應用等。
本書內容共分7章：1.具有3d離子的激光晶體最新發展（S.Kück）； 2.3d離子晶體場的交換電荷模型（M.G.Brik等）；3.疊加模型及其應用（Y.Y.Yeung）；4.自旋哈密頓量和3dn雜質附近晶格的畸變（W.C.Zheng）；5.3d離子摻雜晶體中的動力學JohnTeller效應（L.Martinelli）；6.晶體場效應的第一原理計算與在激光晶體中3d離子吸收譜（M.G.Brik）；7.在硒化鋅（ZnSe）晶體內作為非線性光學設備新吸收器的鈷絡合物（I.V.Kityk）。
本書是由羅馬尼亞和愛沙尼亞大學的兩位著名教授編著的一部研究摻雜3d離子的固體激光的研制、一般性質、計算方法以及理論與實驗比較的專著。其內容非常豐富，特別注重實際的理論計算方法以及與各種實驗數據的詳細比較。本書的讀者對象是晶體光譜學、材料科學及其光學應用的研究人員和研究生。研習本書需要讀者熟悉原子能級和電子組態的光譜學符號，掌握晶體點群的基礎知識。
（中國科學院大學）
21世紀以來，隨著科學技術的不斷發展，人們對于科學信息及宇宙探索的渴望，使得天文學以驚人的速度快速發展。天文觀測進一步從可見光、射電波段擴展到包括紅外、紫外、X射線和γ射線在內的電磁波各個階段，形成了全波段天文光譜學，并為探索各類天體和天文現象的物理本質提供了強有力的觀測手段。
一、光譜分析數據的形成
對于天體光譜分析數據的有效研究表明，光譜分析數據是按照波長的有序排列來表示的天體電磁輻射，是一系列有連續性的數據，在每一處的波長中所對應的的有效流量是不同的。天文學家利用光譜信息軟件，可以對宇宙中物質的分布特征進行相關研究及數據收集，同時可以對天體的形成及隨時間的演化等重大科學問題進行初步的探索，并為進一步的探索打下堅實的基礎。
二、光譜分析數據的特征提取方法
特征提取是光譜分析軟件應用中的一個重要環節，也是對光譜數據進行挖掘的重要一步。對于海量天體光譜數據處理的效率及準確性有著重要的影響，這一環節中包括轉換和選擇兩個步驟，首先著重提取與目標有關的信息并進行數據成分分析，剔除與當前任務無關的信息，隨后將提取的信息轉化為適合分析研究的表達方式，以供研究，在這里主要介紹三種特征的表達方式：統計約簡法、特征譜法、譜線法。
2.1統計約簡法
這是在目前的實際探索中，應用最廣泛的一種提取方式，它的優點是便于操作及使用。使用過程是對天體輻射能量進行分解、重組和取舍，盡可能的去除冗余和噪聲，并及時的將信號進行轉化。
2.2特征譜法
特征譜法可以看作是人工"光譜"，主要包括兩種構造方法：一種是強調頻譜特征的準確表征，相關研究者基于觀測光譜流量的中值法和幾何均值法研究了類星體特征普的構造；第二種是強調對觀測光譜近似表達能力，這一方面的相關研究者根據PCA方法研究了恒星特定譜的構造。
2.3譜線法
譜線法的優點是物理意義強，易于解釋，但也有其相關的局限性：儀器、波長和流量標定情況對于譜線的描述影響較大等。
三、軟件簡介
目前應用較為廣泛且使用性能好的光譜分析軟件有以下7種：
3.1VOSpec軟件
VOSpec軟件在使用過程中，利用了光譜訪問協議，對數據的組織功能強大，用戶在使用時可以通過天體名稱或坐標在光譜庫中進行有效的相關z索。VOSpec軟件標準功能主要有光譜分析和擬合光譜能量分布兩種，能夠為用戶提供可靠的光譜處理功能，在有效時間內整合來自不同的數據提供者、波段和元數據光譜。
3.2VOSED軟件
通過簡單的光譜訪問協議，VOSED軟件可以進行在線查詢光譜信息，并及時合成光譜能量分布。目前，VOSED軟件有兩種工作模式：單目標模式和多目標模式。單目標模式是指用戶在輸入目標名稱后，VOSED通過數據庫現實該目標的的相關信息；多目標模式是指，用戶在工作中可以實時的監控查詢狀態，查詢結束后可以創建相關的壓縮文件。VOSED的查詢界面和顯示界面如下圖：
3.3Spec View軟件
Spec View軟件不僅能夠讀取哈勃空間望遠鏡的數據格式，還可以讀取其他科學設備的光譜，并通過虛擬天文臺查詢并讀取數據。它的功能主要包括：光譜單位轉換、數據質量控制、繪圖注釋、可視化參數自定義、平鋪繪圖等。
3.4Iris軟件
Iris軟件主要有NED數據導入、數據可視化和自定義、光譜模型擬合光譜能量分布和非常規數據格式轉換工具四個特點。Iris可以讀取多個單獨的數據源或光譜能量分布，用戶可以通過Iris的紅移法、插值法、集成法三種方法來創建光譜能量分布。
3.5SPLAT軟件
SPLAT軟件在工作過程中能夠同時讀取多個光譜，并進行單個或多個顯示。它的功能主要體現在兩個方面：查詢和下載光譜的簡單光譜訪問協議；在桌面上使用的簡單應用程序傳遞消息。
3.6CASSIS軟件
CASSIS軟件主要有譜線認證、構造任何望遠鏡的理論光譜、比較望遠鏡數據和和各種模型光譜數據及估計光譜物理參量四個特點，可以通過簡單應用程序消息傳遞協議使數據在不同的天文軟件間傳遞和交互操作。
3.7ASERA軟件
ASERA軟件的特點：譜線能夠隨鼠標而動，同時紅移值自動給出；自定義可視化；批處理程序，可以同時處理多個光譜；光譜平滑等。用戶借助ASERA軟件可以輕松識別光譜和估測紅移，尤其對低質量光譜的識別。
結束語：
在未來的天文學發展中光譜軟件的應用會越來越廣泛，相信隨著天文學家和研究者的互動，光譜分析軟件會朝著方便快捷、強大有效的方向繼續發展。
DOIDOI：10.11907/rjdk.162600
中圖分類號：TP317.4文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2017）001016105
對于連續狹窄的光譜帶，高光譜成像傳感器能夠捕獲詳細和豐富的光譜信息。近年來，隨著圖像處理技術的發展，高光譜圖像得到廣泛應用，在高光譜圖像應用中最重要的任務是對圖像進行分類。然而，在高光譜遙感圖像分類問題中存在一些挑戰。例如有限訓練樣本之間的不平衡和高維度，高光譜遙感圖像幾何形狀復雜，高光譜遙感圖像分類計算復雜度高。為使高光譜遙感圖像分類取得良好效果，近年來，機器學習方法在高光譜圖像分類中得到廣泛應用，例如人工神經網絡（Artificial neural networks，ANNs）[1]、支持向量機（Support vector machine，SVM）[2]、多項邏輯回歸（Multinomial logistic regression，MLR）[3]、主動學習（Active learning，AL）[4]等，其它方法如利用稀疏表示[5]以及譜聚類[6]對高光譜進行分離也得到廣泛應用。然而，由于高光譜遙感圖像具有{維度以及復雜性，通過機器學習算法尋找最優的參數來進行分類通常非常困難，并且耗時，實現高光譜遙感圖像高效快速分類已成為遙感圖像領域的重要問題。
近年來，Huang等[7]基于單隱層前饋神經網絡（Single-hidden layer feedforward networks，SLFNs）結構提出了極限學習機（Extreme learning machine，ELM）。ELM隨機產生隱層節點的輸入權值和偏置值，所有參數中僅有輸出權值經過分析確定。ELM將傳統神經網絡的求解過程轉化為一個線性模型，ELM隨機選擇輸入權值和分析確定SLFNs的輸出權值，避免了傳統神經網絡學習方法收斂速度慢及陷入局部極小解的可能，具有更好的泛化能力和更快的學習速度。文獻[7]指出ELM通過隨機產生隱層節點的輸入權值和偏置值分析確定輸出權值，保持了SLFNs的通用逼近能力，同時能夠得到一個全局最優解。由于ELM良好的泛化能力，使得ELM應用在不同的領域中。在高光譜遙感圖像領域，Pal等[8]將ELM應用到土地覆蓋分類中，與BP[9]神經網絡和支持向量機相比，ELM取得了更好的分類效果，并且ELM算法的計算復雜度遠遠小于BP和支持向量機。Bazi等[10]利用差分進化方法優化核ELM算法的參數，提高了高光譜遙感圖像的分類效果。為了提高ELM算法在高光譜遙感圖像分類中的穩定性，Samat等[11]基于Bagging 和 AdaBoost算法提出了集成的極限學習機算法（Ensemble extreme learning machine，E2LM）。
雖然針對高光譜遙感圖像分類問題，研究人員在ELM算法的基礎上提出了改進，然而 ELM及其改進算法并未充分考慮數據樣本間的幾何特征和數據蘊含的判別信息。知道樣本之間具有某些相似的屬性和分布特征，樣本之間的相似屬性和分布特征能夠彌補ELM學習不夠充分的問題，進而可以提高ELM的泛化能力，因而數據樣本的幾何特征和數據蘊含的判別信息對ELM的分類性能具有重要作用。
基于以上分析，本文提出一種基于判別信息極端學習機（Discriminative information regularized extreme learning machine，IELM），對于分類問題，IELM同時考慮到數據樣本的幾何特征和數據蘊含的判別信息，通過最大化異類離散度和最小化同類離散度，優化極端學習機的輸出權值，從而在一定程度上提高ELM的分類性能和泛化能力。IELM方法的優勢在于：①繼承了ELM的優點，在一定程度上避免了ELM學習不充分的問題；②將異類離散度和同類離散度引入到ELM中，充分利用數據樣本的判別信息；③利用MMC[12]方法有效解決最大化異類離散度和最小化同類離散度矩陣奇異問題。
為評價和驗證本文提出的基于判別信息極端學習機的高光譜遙感圖像分類方法，實驗使用Indian Pines，Salinas scene兩個高光譜遙感圖像數據，將本文所提出的方法與ELM、支持向量機（Support vector machine，SVM）、最近鄰分類器協作表示（Collaborative representation nearest neighbor classifier，CRNN）[13]進行對比，實驗結果表明本文提出的算法能夠取得較好的分類效果。
實驗環境為惠普工作站處理器：Intel（R）Xeon（R） CPU E5-1603 0 @2.80 GHz，安裝內存：8.00GB ，系統類型：64位操作系統，版本：win7，語言開發環境采用 Matlab 2010b。
第一組實驗數據為Indian Pines遙感圖像數據，Indian Pines數據是AVIRIS傳感器在薩利納斯山谷收集的數據，該圖像包含200個波段，圖像大小為145×145，地表真實分類如圖1所示，Indian Pines數據集屬性設置如表1所示。
第二組實驗數據為Salinas scene遙感圖像數據，Salinas scene數據是AVIRIS傳感器在薩利納斯山谷收集的數據，該圖像包含204個波段，圖像大小為512×217，地表真實分類如圖2所示， Salinas scene數據集屬性設置如表2所示。
實驗中，對于Indian Pines和Salinas scene圖像數據，隨機選取1%的數據樣本作為訓練集，剩下部分為測試集，使用總體精度（OA），Kappa系數，平均準確率（AA）衡量不同算法的性能。
（1）體精度?？傮w精度（overall accuracy，OA）是對分類結果質量的總體評價，等于被正確分類的像素總和除 以總的像素個數。被正確分類的像素沿著混淆矩陣的對角線分布，它顯示了被正確分類到真實分類中的像元數。根據混淆矩陣可得OA的計算式為：p=∑ci=1miiN（21）其中，c表示類別數目，mii表示混淆矩陣對角線上的元素，N=∑ci=1∑cj=1mij表示測試樣本的總數。
（2）Kappa系數。Kappa系數采用一種多元離散分析技術，反映分類結果與參考數據之間的吻合程度，它考慮了混淆矩陣的所有因子，是一種更為客觀的評價指標，其定義為：k=N∑ci=1mii-∑ci=1（mi+m+i）N2-∑ci=1（mi+m+i）（22）其中，mi+，m+i分別表示混淆矩陣第i行的總和、第i列的總和，c表示類別數目，N為測試樣本總數，mii表示混淆矩陣對角線上的元素，Kappa系數越大分類精度越高。
（3）平均精度。平均精度（average accuracy，AA）定義為每類分類準確率相加除以類別總數。AA=∑ci=1accic（23）其中，c表示類別數目，acci表示每類的分類準確率。
4.2實驗結果及分析
將IELM與ELM，SVM，CRNN進行對比，SVM采用libsvm工具箱，核函數采用徑向基核函數（Radial basis function，RBF），懲罰參數c=0.02，核函數參數g=0.02，IELM與ELM均采用Sigmoid函數作為激活函數，隱層節點個數設置為500，懲罰參數c=20。
5結語
本文提出了一種基于判別信息極端學習機的高光譜遙感圖像分類方法，創新之外在于考慮到光譜遙感圖像數據的聯系和差異信息。IELM引入同類離散度和異類離散度的概念，體現了輸入空間數據的判別信息，通過最大化異類離散度和最小化同類離散度，優化極端學習機的輸出權值。與NN，SVM， ELM算法的對比實驗表明，本文所提出方法的分類效果優于NN，SVM，ELM算法。
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中圖分類號：G40-013.9 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568(2012)41-0118-02
隨著社會進步，網球運動從簡單游戲發展演變成為一種精彩紛呈、對抗激烈的現代體育運動項目，在世界廣泛而又蓬勃地發展，其意義已不再局限于體育和游戲的范疇，越來越多地被賦予了社會因素。本文對廣州市26所普通高校網球教學的現狀進行調查與研究，據此對廣州市普通高校網球教學的現狀進行客觀的評價與分析，找出影響該市普通高校網球教學可持續發展的因素，并提出相應的發展對策和建議。
一、廣州市普通高校網球教學的現狀分析
1.網球課教學內容的現狀分析
廣州市普通高校網球課教學內容主要包括兩方面：實踐和理論。
(1)網球課實踐教學內容的現狀分析。廣州市普通高校網球課實踐部分內容基本類似，只不過是各個高校的課時安排不一，側重點不同，其主要以正手擊球、反手擊球、發球與接發球、正手截擊、反手截擊等技術動作內容和一定量的身體素質練習等輔助教學內容。其中只有6所高校網球實踐教學內容全部是網球技、戰術練習，其它高校都還包含一些輔助教學內容。另外，廣州市普通高校網球實踐教學內容的主要形式是在室外集中授課學習。
通過對大學生的問卷調查可以看出，大學生對實踐教學內容滿意的占30.3％；較滿意的占29.4％；不滿意的占40.3％，說明目前廣州市高校網球實踐教學內容存在較多的問題。大學生普遍認為：網球課實踐教學內容的技術動作的重復性練習過多、單調，網球實踐課變成了網球運動競技目的的訓練課，長此以往，會使學生產生厭煩心理，不利于激發學習激情。
(2)網球課理論內容與形式的現狀分析。通過調查統計看出，廣州市26所普通高校都有各自的網球理論教學內容，只是各校的側重點不同。廣州市普通高校網球理論教學內容大體包含以下內容：網球運動概述、網球比賽規則和裁判法以及競賽的組織、網球運動的發展趨勢、價值、意義，等等。各個高校的理論教學形式存在一定的差異，有的高校在室內集中講解，有的室內外相結合講解，有的采用視頻與講解相結合的形式。從走訪調研看，各個高校都有相應的理論體系。但是，進一步了解發現，有些高校網球理論太陳舊，流于形式，往往應付上級領導的檢查，實效性內容太少，與終身體育發展的內容不多。因此，各個高校要加強網球理論的建設，使當代大學生能真正了解網球運動的價值，能掌握科學地進行網球鍛煉的原理和方法。
2.網球課形式、教學時數的現狀分析
通過對廣州市普通高校網球課開課形式的調查結果可知，作為選修課形式授課的有3所學校，作為選項課形式授課的有6所學校，二種形式都有的有17所學校，其所占百分比分別為11.5％、23.0％、65.5％。通過訪談得知，大學一年級開設網球課的有14所高校，在大學二年級開始開設網球課的有10所，在大三、大四開設網球課的一共才2所，可看出，廣州市網球課在大學一二年級開課率較高，而三四年級開課率相對較低。從以上數據說明，廣州市普通高校網球課開展較好，同時也說明網球課的開設率不均衡，主觀原因是學校相關體育教學的領導對網球課的目的、價值等方面缺乏應有的認識，客觀原因是高校網球教學師資、場館設施等方面存在不足。
其次，廣州市普通高校網球課的課時偏少。每個學期在完成網球實踐內容與理論內容教學外，網球教師很難有時間再進行輔助內容的教學。被調查的廣州市普通高校中，網球課教學時數總體偏少，表面看有18所高校每學期教學進度中安排達到了32學時，但是由于受陰雨天氣的影響，大部分高校網球課教學時數還是不足，與教育部規定每學期教學時數一共不得少于32學時相比偏少。
3.教學方法和手段的現狀分析
教學過程離不開教學方法和手段，不同的教學方法或手段都會產生不同的教學效果。被調查的教師中，大部分教師喜歡用傳統教學方法，有32.5％的教師喜歡用錄像多媒體教學法，還有17.6％的教師采用網絡教學法等其它方法。顯然，傳統教學方法仍然是廣州市普通高校網球教師首選的教學方法，而一些現代化教學方法和手段使用率相對較低。分析這種現象的原因：網球教師長期使用傳統教學方法和手段已養成了習慣，他們對傳統的教學方法具有一定經驗，認為傳統的教學方法和手段操作簡單、方便、實用。現代網球運動與比賽并不是單單體力與技術的對抗，而是運動者智力和意識的較量，需要從事網球教學與訓練的教師提高自身的專業水平和能力，不斷學習國內外先進技術及教學與訓練方法，使高校的網球教學水平跟上時代的步伐，以滿足廣大學生對網球運動的需要。
4.教學場館與器材設施現狀分析
硬件設施是高校體育教學和群體工作開展的基礎，硬件設施否完備直接影響到高校網球運動的普及與發展。調查得知，目前廣州市普通高校網球場地主要有塑膠、硬地(鋪水泥或瀝青)和沙土地這三種類型，其中塑膠場地最多，沙土地最少。這可能和各高校本科的教學評估有關，大多數網球場地是新建場地，要求的標準相對較高。調查得知：24.7％的高校擁有6塊場地以上，57.7％的高校擁有2～6塊場地，19.2％的高校擁有場地低于2塊。從各個高校擁有場地數量與學生人數的比例來看，與教育部的要求(場地數與學生數之比是1:1000)相差較大。在調查中，有84.5％的學生對場地表示不滿意。這些數據可以看出，廣州市普通高校網球場地的配備存在嚴重的不足現象。
在器材方面：好的球拍對掌握技術會有很大的幫助，但各高校對此提供的支持和幫助明顯不足。在被調查的26所高校中，近9成的學校網球課沒有給學生提供球拍和球，由學生自己負擔，勢必影響學生對網球的興趣。學生購置的球拍，一般是價位在100K左右，多數是較差的鋁合金材料，只有極少數的學生使用較為高檔的球拍。球也是多種多樣，有的彈性很低，有的彈性很高，平均每個學生才擁有2個球，平均有3％左右的學生沒有網球。這些充分說明，廣州市普通高校網球課的器材配備非常缺乏，遠遠滿足不了大學生的體育鍛煉需求。
二、發展對策
1.深化網球課的教學改革
建議對高校一二年級學生開設網球選項課，主要以網球運動技能為教學內容。對三四年級學生開設網球選修課，主要是網球競賽法、規則裁判法、網球技戰術欣賞等教學內容。這樣才能使大學生較系統地掌握網球的技戰術和理論水平，對興趣的培養起到促進作用。第二要合理安排教學時數(每學期要大于32學時)。應轉變“傳統型”的教學方法，加強教學方法鉆研和利用，掌握各種現代化教學方法和手段。對于初級班的學生可以采用“軟式網球”，以降低初學者的難度，使之較易掌握技術動作，對網球動作定型非常有益。
2.加快網球教師教育一體化進程
[中圖分類號]R730.57 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-6455（2014）13-1083-04
皮膚血管性病變為皮膚科常見病癥，常見的有血管瘤、微靜脈畸形、毛細血管擴張等。由于血管性病變可能累及毛細血管、靜脈或者動脈，病變的范圍和深度各有不同，雖然目前有多種激光可以治療，但療效各異。2013年8月～2014年2月，筆者科室嘗試采用窄譜強脈沖光聯合長脈寬1 064nm激光治療皮膚血管性病變，取得了滿意療效，現將結果報道如下。
1 資料和方法
1.1一般資料：血管性病變患者共214例，其中男47例，女167例，年齡1個月～53歲。病例類型：血管瘤133例，微靜脈畸形56例，毛細血管擴張25例。本組選取的病例：血管性病變處于增生期或靜止期，而處于消退期或已有其他類型激光、冷凍、注射、放射敷貼等治療史者均不列入本研究。血管瘤患者治療前先行彩色B超檢查，明確瘤體的范圍大小和深度（厚度）；微靜脈畸形進行病理活檢，以明確診斷，并進一步了解病變內血管情況，作為激光治療前參數設定依據。毛細血管擴張的病例，包括炎癥性毛細血管擴張和點陣激光術后面部紅斑。病變部位每次治療前行相同的數碼相機拍照，選擇相同的拍照環境、光線及相機參數。
1.2儀器參數及方法：用輝煌TM 360工作平臺（以色列飛頓激光公司生產），窄譜強脈沖光波長500～600nm，光斑面積3cm2，能量密度5～15J/cm2，脈寬選擇10ms、12ms或15ms。Nd：YAG激光長脈寬1 064nm，根據血管病變的深度和血管管徑的大小選擇2.0mm或6.0mm光斑，能量選擇30～450J/cm2，脈寬分別為10ms、15ms、45ms和60ms。
1.2.1血管瘤的治療：術前B超排除動靜脈漏的血管畸形。首先采用LP 1 064nm激光治療，光斑的選擇：病灶厚度大于1mm，選擇6mm光斑，小于1mm的病灶可選擇2.0mm的小光斑；能量選擇：起始能量160J/cm2，超過2.0mm厚度的病灶則中央位置為180～200 J/cm2；脈寬的選擇：隨著能量、密度的增加，視病灶厚度選擇40ms或60ms脈寬。散在點狀發射能量，不重疊，觀察可見病灶點狀變灰。然后用窄譜強脈沖光治療，脈寬15ms，能量密度8J/cm2，照射一遍。
針對各種病變類型做相應調整，根據病變的厚度選擇脈寬及能量。治療后以達到血管病變表面變灰、萎縮，予以冰塊冷敷止痛、減輕水腫。病變厚度大于1mm時，長脈寬1 064nm激光可選擇6.0mm的大光斑，脈寬適當延長至60ms；而厚度小于1mm的病變可選擇2.0mm的小光斑，脈寬40ms，然后應用窄譜強脈沖光治療，能量選擇應慎重，可以從低能量開始，逐漸加大至病變反應變灰。
1.2.2微靜脈畸形的治療：根據微靜脈畸形的外觀、充血反應、病變的厚度以及病理檢查的結果，選擇適當的激光參數。淺層的微靜脈畸形（鮮紅色）應用窄譜強脈沖光治療，顏色較深（紫紅色）和增厚型的微靜脈畸形聯合應用長脈寬1 064nm激光和窄譜強脈沖光，治療方法與上述血管瘤基本相同。
1.2.3毛細血管擴張的治療：對于毛細血管擴張性紅斑、酒糟鼻以及點陣激光術后皮膚發紅的患者，病變大部分相對表淺，則使用窄譜強脈沖光治療，選擇脈寬15ms，能量8J/cm2，照射一遍，病灶即刻反應會更紅，約3天后逐漸消退；炎癥性病變局部可能加深，病變較厚則需要聯合應用窄譜強脈沖光和長脈寬1 064nm激光進行治療。由于病灶相對較淺，長脈寬1 064nm激光的能量
1.3療效評定及標準：通過臨床觀察和測量病變的顏色、范圍，直尺和方格尺測量，數碼照片的對比，血管瘤病變可以根據皮損表面消退情況及復查彩色B超，客觀檢查血管瘤的范圍和深度的改變。微靜脈畸形和毛細血管擴張則根據測量病變的范圍，加上治療前后照片的對比，由專業醫生判斷病變消退的程度，以及出現并發癥的情況。治愈：病變消退>90%；顯效：病變消退60%～90%；有效：病變消退30%～60%；無效：病變消退
2 結果
2.1治療結果：本組病例中血管瘤經過1次聯合治療可見病灶變淺及部分消退，4周后重復治療，大部分病例經過2～3次治療病變完全消退；微靜脈畸形需要2～6次治療；毛細血管擴張激光治療1次即可見病灶消退。本組病例分別經過1～6次治療后門診隨訪觀察3～6個月。治愈87例（40.65%），顯效115例（53.73%），9例有效（4.20%），總有效率94.38%。典型病例治療前后照片見圖1～4。
2.2不良反應：治療中出現水皰13例、紫癜10例、色素沉著6例，偶見色素脫失2例，潰瘍和瘢痕各有1例（可能與光斑重疊或能量過大有關），水皰和紫癜均在1～2周消退，色素沉著2～3個月消退，色素部分脫失隨時間逐漸恢復。
3 討論
3.1 皮膚血管性疾病較為常見，表現為病理性的血管增生和擴張，通?？梢苑譃檠苄阅[瘤和血管畸形[1]。血管瘤好發于嬰幼兒，頭面部常見，表現為紅色、柔軟的腫塊，如草莓狀，部分位于皮下的柔軟腫塊，B超檢查可見血管密集，常存在血管畸形[2]。血管瘤有增生或消退的過程，目前提倡積極治療，尤其對于生長較快的血管瘤。微靜脈畸形舊稱鮮紅斑痣，表現為皮膚的紅色斑塊，先天性，好發于面、頸部，色斑不規則，邊界清楚，壓之部分退色，可見毛細血管擴張，隨著年齡增長，后微靜脈擴張，顏色加深變紅，變紫，皮膚增厚并出現結節[3]。皮膚反應性潮紅、炎癥導致的局部病變（如酒渣鼻）、點陣激光磨削治療后皮膚長期的發紅，都可以是毛細血管擴張，影響患者的容貌。
3.2窄譜強脈沖光的特性：根據選擇性光熱作用理論[4]，激光照射血管性病變后，氧合血紅蛋白特異性吸收激光能量，發生變性或凝固，紅細胞變形，產生正鐵血紅蛋白，紅細胞膜損傷，與內皮細胞凝固，導致血管閉塞。氧合血紅蛋白的吸收峰為418nm、 542nm和577nm[5]。窄譜強脈沖光的波長為500～600nm，它同時包含兩個氧合血紅蛋白吸收峰，從而大大增強了治療效果。窄譜強脈沖光采用大光斑，能量分布均勻，不易產生花斑，它的序列脈沖模式使升溫更平穩、治療更安全，不易產生紫癜和水皰。由于窄譜強脈沖光波長相對較短，它主要針對表淺的血管性病變[6]。
3.3 長脈寬1 064nm激光的特性：氧合血紅蛋白在800～1100nm之間有另外一個相對較弱的吸收峰， 1 064nm則位于這個吸收峰內。雖然氧合血紅蛋白對1 064nm的吸收較542nm 和577nm少，但是增加激光的波長可以增加激光的穿透深度，同時加長脈寬，可以更有效地達到深層血管。Nd：YAG激光長脈寬1 064nm波長可以穿透皮下5.0～6.0mm，其脈寬一般在10～100ms時可凝固直徑較大的血管，對于皮損較厚或較深的血管瘤和靜脈畸形具有顯著的療效[7]。長脈沖1 064nm激光可以治療較深層的血管瘤和微靜脈畸形的真皮血管畸形[8-9]。
3.4 聯合應用的治療效果：臨床常見的皮膚血管性病變，除了包含表淺的血管病變，也可能含有較深層的血管擴張。以往筆者單獨應用脈沖染料激光、長脈寬1 064nm激光或者強脈沖光（IPL），常常需要反復多次治療。脈沖染料激光和長脈寬1 064nm激光容易產生水泡和紫癜，能量過大則造成皮膚破潰，從而形成瘢痕，甚至影響容貌。IPL難以作用到深層的血管病變[10]。根據血管瘤和血管畸形的血管特性，筆者根據現有設備的特性，采用窄譜強脈沖光和Nd：YAG激光長脈寬1 064nm聯合應用。先用1 064nm激光，穿透治療深層血管，然后應用窄譜強脈沖光繼續照射血管病變，使得病變血管進一步收縮、凝固，達到治療效果。
本組病例治療結果顯示如下特點：①達到治愈和顯著療效的治療次數明顯減少。血管病變經過兩種激光的聯合治療，加快了病變血管的閉合，大部分病例2～4次即可達到治愈或顯著效果；②血管性病變的治愈率大為提高。窄譜強脈沖光和激光的聯合治療，同時兼顧了深、淺部位的血管病變，治療效果大為提升；③出現并發癥的情況輕微。窄譜強脈沖光的波長更加集中，選擇性治療的針對性較強，而正常皮膚組織吸收不多。應用Nd：YAG激光長脈寬1 064nm時選擇能量密度應由小到大逐漸增加，光斑不要重疊。本組研究的病例中沒有出現潰瘍或明顯的瘢痕，這對于嬰幼兒，尤其頭面部的治療更為關鍵。筆者認為，窄譜強脈沖光和Nd：YAG激光長脈寬1 064nm聯合應用，可以相互取長補短，既增加了療效，又縮短了治療次數，在血管性病變的臨床治療上值得推廣應用。
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Vol.2,4th Edition
2009
Hardcover
ISBN 9783540749523
W 德姆特勒德著
自1960年第一臺激光器問世以來的近50年中,激光光譜學一直是研究領域的重點,并且在科學、醫藥以及技術的許多方面取得顯著進展,得到越來越多的應用。激光光譜學的發展部份地得力于新的實驗技術。這些新技術的出現,激發了激光在化學、生物、醫藥、大氣研究、材料科學、計量學、光通訊網絡以及許多其它工業領域的應用。
為了讓讀者了解這些新發展,新版書中增加了很多新內容,譬如:外腔倍頻,穩定的連續參量振蕩器,可調的窄帶紫外光源,更靈敏的檢測技術,可調的飛秒或次飛秒激光器,原子或分子激發的控制,能與飛秒激光器同步的頻率梳,相干的物質波,以及在化學分析、醫藥診斷、工程中更多的應用實例。此外,對一些章節的內容如非線性光譜學、離子阱、超短激光脈沖、以及激光光譜的新發展等作了較大改進和擴充。新增的50張插圖展示了最新的開發和研究結果。這些新內容需要在第三版《激光光譜學》中增加很多頁面,因此著者決定將第四版的《激光光譜學》分為兩卷。第一卷主要論述激光光譜學的基礎。第二卷介紹了激光光譜學的各種實驗技術及應用。新技術及新實驗裝置包括:用光梳直接測量光波的絕對頻率和脈沖;可見飛秒激光高次諧波的阿秒時間分辨率;飛秒非共線光參放大器,以及用它來高速測量激發分子的快速動態過程,它也是詳細研究一些重要過程如眼視網膜的視覺過程,或葉綠素分子中的光合成過程的基本工具。
本書共10章:1.激光的多普勒極限吸收光譜和熒光光譜;2.非線性光譜;3.激光喇曼光譜;4.分子束的激光光譜;5.光泵和雙共振技術;6.時間分辨激光光譜;7.相干光譜;8.碰撞過程的激光光譜;9.激光光譜的新發展;10.激光光譜學的應用。每一章的末尾有練習題。書的末尾有習題答案、參考文獻及主題索引。
著者任職于德國凱澤斯勞滕大學(Universitt Kaiserslautern)物理系。目前他的教學及研究的興趣包括:實驗物理學,激光光譜,原子、分子和光子,分子物理學。他曾撰寫數十部著作。
本書填補了前沿研究論文與基本原理和基本實驗技術之間的空白。適合于想深入了解激光光譜學的物理學家及化學家閱讀;也可作為研究生的教科書。凡是學過原子物理、分子物理、電動力學和光學的學生都能閱讀本書。
劉克玲,退休研究員
中圖分類號：TS207.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5336（2015）02-0035-01
文章主要對轉基因的原料作物以及轉基因成分進行分析檢測，消費者需要了解到插入的外源基因的信息以及外源基因的表達產物是否對人體以及環境有害，這就需要很高的轉基因食品的分析檢測技術。分析檢測技術的基礎為標識制度，標識制度有自愿標識制度和強制標識制度，盡管各國之間標識制度不同，但食品進出口時仍需對標識制度進行參照。轉基因食品的分析檢測技術主要有組學分析技術、光譜學分析技術、DNA水平和蛋白質水平檢測策略、分子特征分析檢測技術、轉基因快速檢測技術、轉基因定量檢測技術等。
1 轉基因食品標識制度
到目前為止，世界上有超過50個國家對轉基因食品采取了標識制度。這類制度可大體分為兩類，一類是強制性標識，另一類是自愿型標識。其中，有著非常嚴格和預防性的法律制度以及對需要標識的閾值進行規定的國家為中國和歐盟等；另外，采取自愿標識通常在只有食品中存在明顯差別如過敏原的情況下才進行標識。盡管各國采用不同的標識制度，但是除卻政治因素，各國考慮更多的是實際檢測能力。經過批準進口的轉基因食品全都具備相應標識制度，所以說，轉基因食品標識制度是轉基因食品的重要組成。
2 轉基因食品分析檢測技術
隨著各種技術的不斷發展變化，轉基因分析檢測技術也不斷進行發展。轉基因食品的非期望效應的評價依賴于組學分析技術，而數字PCR技術的出現和好的彌補了普通PCR技術在轉基因檢測方面的缺陷[1]。在精確定量方面基因拷貝數的絕對定量通過一定的技術也能夠實現，另外，等溫擴增技術和試紙顯色原理在快速檢測領域的應用，能夠幫助特殊崗位的工作人員進行快速檢測。
2.1 組學分析技術
組學分析技術含有蛋白組學、轉錄組學以及代謝組學等技，是對一類個體系統集合的分析技術。蛋白組學指在特定的時間和環境下，對一個細胞中全部蛋白質表達進行研究的技術。蛋白組學主要研究某一細胞或者生物在一定的病理及生理情況，其蛋白質的特點、數量、功能等[2]。轉錄組學主要研究細胞在表達某一功能其基因的和，其研究成果為外源基因表達的信息和外源基因進入受體中所表達的狀況。代謝組學主要是對細胞在特定時間和環境下全部的小分子代謝物質進行研究。
2.2 光譜學分析技術
近紅外光譜檢測是轉基因光譜學技術的主要技術。近紅外光譜檢測的優點在于其穿透性很強，因此不需要對其檢測物質進行基因組提取或者預處理。盡管還不能確定轉基因光譜學檢測的準確性，但是光譜學檢測的優勢在于簡單迅速和無損檢測。因為消費者格外關注轉基因食品的安全問題，因此，光譜學和組學分析的關注方面都在轉基因食品的非期望效應上。
2.3 DNA水平和蛋白質水平檢測策略
到目前為止，國內外對轉基因食品的分析檢測技術的的主要研究方面是在蛋白質和核酸上。在實際應用過程中，以DNA作為檢測基礎的檢測技術被廣泛應用的原因在于其檢測的靈敏度較高并具有特異性[3]。聚合酶鏈式反應也是被廣泛使用的轉基因分析技術之一。另外，較為常用的還有酶聯免疫吸附法。PCR技術是DNA水平檢測較為常用的技術，因其導入受體的外源基因的位置和大小無法確定，所以，在檢測過程的實現需要篩選技術的輔助。其中，使植物體能夠穩定表達的低拷貝基因內標基因和標準物質是PCR檢測中常用的物質。
2.4 分子特征分析檢測技術
將轉基因作物或食品中受體所插入的外源基因的所有信息稱為分子特征，主要有外源基因的特異序列、插入位點及數量、外源基因兩側的側翼序列等。這些信息是整個分析檢測技術的基礎，能夠輔助轉基因作物或食品分類、評價等。分子特征既是轉基因分析對象的同時，又是轉基因的檢測對象，在快速檢測和精準定量檢測中起著重要作用，另外，在組學分析技術中也有著重要影響。
2.5 轉基因快速檢測技術
完善的轉基因食品分子特征信息相當于一個巨大的信息篩選庫。但是在地方食藥監局和港口出入境檢疫局的工作人員對精準、高效的檢測未知樣品的技術重視程度更高。轉基因分析檢測在實際中的應用應該是沒有進行專業培訓的工作人員也能夠利用技術手段來進行檢測。其中PCR技術需要在變溫的條件下進行多步驟的操作，顯然不符合高效的原則，因此，有必要進行開發恒溫下的檢測技術。轉基因快速檢測技術有等溫擴增檢測技術、試紙檢測技術等。
2.6 轉基因定量檢測技術
制定標識的基礎為分子特征，而利用定量檢測技術可以實現對標識閾值的確定。一方面，定量檢測技術能夠在科研工作中進行樣品轉基因相對含量以及外源基因拷貝數的確定；另一方面，定量檢測技術還可以在田間對樣品的含量進行確定，并依據其閾值提供處理措施。作為貫穿整個轉基因分析檢測工作的技術手段，定量檢測技術為標識制度提供了科學依據。有傳統的定量檢測技術、數字PCR檢測技術、新材料輔助的定量檢測技術等。
3 結語
自世界上首例轉基因作物耐草甘膦品系轉基因大豆問世以來，轉基因作物開始飛速發展，傳統農業受到很大的沖擊。隨著轉基因作物的快速發展，越來越多的轉基因食品流入市場，轉基因食品在滿足人們物質生活需要的同時，人們開始注重轉基因食品的安全性。世界各國紛紛出臺了一系列的管理制度來預防轉基因食品帶來的安全問題，在1922年，世界各國倒成了《卡塔赫納生物安全議定書》來對轉基因食品進行規范。對轉基因食品進行標識和監管的首要任務就是對轉基因食品進行成分分析檢測，因此，轉基因食品分析檢測技術的發展對轉基因食品的安全有著至關重要的影響，此技術也屬于全球食品安全檢測的重要技術，值得推廣借鑒。
參考文獻
