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淮安鈣熒光單光纖成像技術(shù)原理

來源: 發(fā)布時間:2021-12-08

在體光纖成像記錄技術(shù)是在散射介質(zhì)(或稱為隨機介質(zhì))成像的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,在散射介質(zhì)成像系統(tǒng)中,光經(jīng)過強散射介質(zhì)時,由于介質(zhì)的隨機性或不均勻性,光發(fā)生散射后在輸出端形成散斑。當(dāng)光經(jīng)過光纖時,多模光纖中不同模式的光產(chǎn)生隨機的相位延遲或者模間耦合導(dǎo)致光散射的產(chǎn)生,所以,單光纖成像和散射介質(zhì)成像的機理既有關(guān)聯(lián),又有一定的區(qū)別。單光纖成像可以看做是散射介質(zhì)成像技術(shù)的一個特例,光纖也被看做是一種特殊的散射介質(zhì)。 經(jīng)過近十年的研究和發(fā)展,單光纖成像技術(shù)在成像機理、成像質(zhì)量和應(yīng)用研究等方面都取得了長足的進步,這一技術(shù)為超細內(nèi)窺鏡技術(shù)的發(fā)展提供了新的方向,也使內(nèi)窺鏡在一些新的領(lǐng)域得到應(yīng)用成為可能。 用成熟的在體光纖成像記錄進行體外檢測?;窗测}熒光單光纖成像技術(shù)原理

淮安鈣熒光單光纖成像技術(shù)原理,在體光纖成像記錄

在體光纖成像記錄的目的是實時檢測細胞的活性變化。基于鈣離子濃度變化的熒光成像技術(shù)被較多用來記錄神經(jīng)元活性。在體光纖記錄方法與傳統(tǒng)的在體電生理記錄方法有著不同的特點,光纖記錄因其穩(wěn)定、方便、易上手而應(yīng)用較多。首先,將熒光蛋白表達在特定類型的神經(jīng)元中,光纖記錄可以實現(xiàn)細胞類型特異性的活性檢測,而用電生理記錄的方法記錄特定類型的神經(jīng)元的活性比較困難。其次,電生理記錄容易受到環(huán)境中的電信號以及動物的行為動作影響,而光纖記錄相對來說有著較強的抗干擾性能。然后,光纖記錄相對穩(wěn)定,可以很容易實現(xiàn)長時程的活性檢測,例如動物的整個學(xué)習(xí)過程,而利用電生理記錄實現(xiàn)起來則相對困難。較后,光纖記錄用神經(jīng)元群體的熒光強度變化來表征神經(jīng)元整體的活性變化,不能反映單個神經(jīng)元的活性,而電生理記錄則能夠檢測到單個神經(jīng)元的活性,具有更高的空間分辨率。汕頭腦立體定位成像光纖應(yīng)用在體光纖成像記錄的傳感應(yīng)用也非常具有前途。

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單光纖在體光纖成像記錄與內(nèi)窺鏡結(jié)合,實現(xiàn)了超細內(nèi)窺。超細內(nèi)窺鏡在一些特殊檢測環(huán)境(如耳、鼻、心、腦等)中,可實現(xiàn)體內(nèi)無創(chuàng)傷檢查。人體耳蝸在人耳內(nèi)部深處,由于耳道的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,很難從耳外觀察內(nèi)部的結(jié)構(gòu),采用超細內(nèi)窺鏡,可以讓內(nèi)窺鏡通過耳道,直接進入耳朵內(nèi)部,然后對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行觀察。對于人體的細小腔道結(jié)構(gòu)(如血管、乳管和支氣管等),以前無法從腔道內(nèi)部進行檢查,只能通過超聲B超和醫(yī)學(xué)CT等醫(yī)學(xué)影像技術(shù)從體外進行成像,成像分辨率低,而且不能對腔道內(nèi)部的生物狀態(tài)進行實時觀察。通過超細內(nèi)窺鏡,可以將光纖探頭通過導(dǎo)管擴張器直接插入腔道,探頭所在位置的圖像直接顯示到計算機或顯示器屏幕上,醫(yī)生可以直觀地進行診斷和分析。

在體光纖成像記錄的工作原理是將光源入射的光束經(jīng)由光纖送入調(diào)制器,在調(diào)制器內(nèi)與外界被測參數(shù)的相互作用, 使光的光學(xué)性質(zhì)如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化,成為被調(diào)制的光信號,再經(jīng)過光纖送入光電器件、經(jīng)解調(diào)器后獲得被測參數(shù)。整個過程中,光束經(jīng)由光纖導(dǎo)入,通過調(diào)制器后再射出,其中光纖的作用首先是傳輸光束,其次是起到光調(diào)制器的作用。波長為2.0~1000微米的部分稱為熱紅外線。我們周圍的物體只有當(dāng)它們的溫度高達1000℃以上時,才能夠發(fā)出可見光。相比之下,我們周圍所有溫度在對的零度(-273℃)以上的物體,都會不停地發(fā)出熱紅外線。所以,熱紅外線(或稱熱輻射)是自然界中存在較為較多的輻射。在體光纖成像記錄光源的發(fā)光強度隨深度增加而衰減。

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在體光纖成像記錄技術(shù)的問世,為解決這一困難提供了廣闊的空間,將使藥物在臨床前研究中通過利用在體光纖成像記錄的方法,獲得更具體的分子或基因述水平的數(shù)據(jù),這是用傳統(tǒng)的方法無法了解的領(lǐng)域,所以在體光纖成像記錄將對新藥研究的模式帶來**性變革。其次,在轉(zhuǎn)基因動物、動物基因打靶或制藥研究過程中,在體光纖成像記錄能對動物的性狀進行查看檢測,對表型進行直接觀測和(定量)分析。免疫學(xué)與干細胞研究 ,細胞凋零 ,病理機制及病毒研究 ,基因表達和蛋白質(zhì)之間相互作用 ,轉(zhuǎn)基因動物模型構(gòu)建 ,藥效評估 ,藥物甄選與預(yù)臨床檢驗 ,藥物配方與劑量管理 ,壞掉的學(xué)應(yīng)用 ,生物光子學(xué)檢測 ,食品監(jiān)督與環(huán)境監(jiān)督等。在體光纖成像記錄還應(yīng)保持標(biāo)本相對位置和形態(tài)的一致。廣州鈣熒光指示蛋白病毒光纖記錄

在體光纖成像記錄直接標(biāo)記法不涉及細胞的遺傳修飾?;窗测}熒光單光纖成像技術(shù)原理

在體光纖成像記錄熒光素酶的每個催化反應(yīng)只產(chǎn)生一個光 子 , 通常肉眼無法直接觀察到, 而且光子在強散射性的生物組織中傳輸時, 將會發(fā)生吸收、 散射、 反射、 透射等大量光學(xué)行為 。 因此,必須采用高 靈敏度的光學(xué)檢測儀器( 如CCD camera)采集并定量檢測生物體內(nèi)所發(fā)射的光子數(shù)量, 然后將其轉(zhuǎn)換成圖像, 在體生物發(fā)光成像中的發(fā)光光譜范圍通常為可見光到 近紅外光波段, 哺乳動物體內(nèi)血紅蛋白主要吸收可見光, 水和脂質(zhì)主要吸收紅外線, 但對波長為 590~1500nm的紅光至近紅外線吸收能力則較差, 因此, 大部分波長超過600nm的紅光, 經(jīng)過散射、吸收后能夠穿透哺乳動物組織, 被生物體外的高靈敏光學(xué)檢測儀器探測到, 這是在體生物發(fā)光成像的理論基礎(chǔ)。淮安鈣熒光單光纖成像技術(shù)原理

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