武漢神經生物學光纖成像原理

研制小動物三維在體光纖成像記錄，該成像設備以雙光子激發(fā)成像模態(tài)為中心，有機融合光片照明顯微成像模態(tài)，從細胞分子、結構圖譜和功能回路多個層面系統(tǒng)多方面地提供生物體的神經回路信息。圍繞小動物三維在體神經回路成像設備研制這一中心目標，將會涉及到成像設備、圖像算法、軟件平臺、驗證評價以及生物醫(yī)學應用等多方面研究。從生物體在體神經回路深層和快速的成像要求出發(fā)，研制有機融合多光子深層激發(fā)成像模態(tài)和光片照明快速掃描顯微成像模態(tài)于一體的小動物三維在體神經回路成像設備，研發(fā)適用于快速動態(tài)神經回路成像的影像信息處理與分析平臺，建立小動物三維在體神經回路成像設備的醫(yī)學生物驗證評價體系，開展小動物預臨床生物醫(yī)學應用研究，為小動物腦疾病模型在體神經回路的機理研究提供成像方法和工具。在體光纖成像記錄在腦功能研究中具有較多的用途。武漢神經生物學光纖成像原理

在體生物發(fā)光成像不需要外部光源激發(fā), 自發(fā)熒光少，而在體光纖成像記錄，需要特定波長的外部激發(fā)光源激發(fā), 自發(fā)熒光較多, 故前者比后者靈敏度更高, 在體生物發(fā)光斷層成像原型系統(tǒng), 主要由 CCD相機、 固定小動物的支架、 控制裝置 （使支架水平運動、 垂直運動或旋轉） 、完全密閉的不透光的成像暗箱等組成。將小動物麻醉后固定在支架上, 并置于成像暗箱中, 由控制裝置帶動支架沿水平方向運動、 垂直方向運動或旋轉, 利用相機從多個不同角度和位置對活的物體小動物的生物發(fā)光現(xiàn)象進行投影成像 然后將采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)接嬎銠C中, 并采用特定的圖像重建算法定位動物體內的發(fā)光光源, 得到活的物體動物體內發(fā)光光源的精確位置信息。神經生物學單光纖成像技術醫(yī)生可以在體光纖成像記錄直觀地進行診斷和分析。

在體光纖成像記錄的優(yōu)點及應用：低能量、無輻射、對信號檢測靈敏度高、實時監(jiān)測標記的生物體內細胞活動和基因行為被較多應用于監(jiān)控轉基因的表達、基因療于、染上的進展、壞掉的的生長和轉移、系統(tǒng)移植、毒理學、病毒染上和藥學研究中?？梢姽獬上竦闹饕秉c：二維平面成像、不能對的定量。具有標記的較多性，有關生命活動的小分子、小分子藥物、基因、配體、抗體等都可以被標記；對于淺部組織和深部組織都具有很高的靈敏度可獲得斷層及三維信息，實現(xiàn)較精確的定位。

在體光纖成像記錄和傳統(tǒng)的體外成像或細胞培養(yǎng)相比有著明顯優(yōu)點。首先，在體光纖成像記錄能夠反映細胞或基因表達的空間和時間分布，從而了解活的物體動物體內的相關生物學過程、特異性基因功能和相互作用。由于可以對同一個研究個體進行長時間反復查看成像，既可以進步數(shù)據(jù)的可比性，避免個體差異對試驗結果的可影響，又不需要殺死模式動物，節(jié)省了大筆科研用度。第三，尤其在藥物開發(fā)方面，在體光纖成像記錄更是具有劃時代的意義。根據(jù)統(tǒng)計結果，由于進進臨床研究的藥物中大部分由于安全題目而終止，導致了在臨床研究中大量的資金浪費。在體生物發(fā)光成像不需要外部光源激發(fā)。

在體光纖成像記錄對于成像結果的處理，需要依賴專業(yè)的圖像分析軟件，分割出目的信號和背景噪聲，獲得準確的熒光強度值。光學成像方法可分為基于熒光的方法和基于生物發(fā)光的方法。光學相對于設備小且較便宜。活的物體顯微成像的缺點是它的有創(chuàng)性，因為需要通過手術創(chuàng)造一個窗口來觀察感興趣的結構和組織。宏觀層析熒光成像可以無創(chuàng)、定量和三維方式測定熒光，但其空間分辨率比活的物體顯微鏡低(約1毫米)。光學成像的根本缺點是光的組織穿透率低。由于吸收和散射，熒光發(fā)射的可見光譜中的光只能穿透幾百微米的組織。這個問題限制了大多數(shù)光學方法在小動物或人類表面結構研究中的應用。使用近紅外光譜能夠提高信號的組織穿透能力，并能降低了組織的自體熒光。在體光纖成像記錄利用生物發(fā)光技術進行動物體內檢測。在體光纖記錄應用

在體光纖成像記錄還應保持標本相對位置和形態(tài)的一致。武漢神經生物學光纖成像原理

在體光纖成像記錄與傳統(tǒng)的醫(yī)學顯微成像系統(tǒng)相結合，已形成光纖OCT成像系統(tǒng)、光纖共焦顯微成像系統(tǒng)、關聯(lián)成像、光纖多光子成像技術以及三維成像等技術，發(fā)揮了原有顯微系統(tǒng)的長處，可應用到更多原來儀器所無法使用的場合。經過近10年的發(fā)展，單光纖成像技術在成像機理、成像質量和應用研究等方面都取得了很大的進步，為超細內窺鏡技術的發(fā)展提供了新的方向，并使內窺鏡在新領域的應用成為可能。近幾年，衍射成像技術和計算成像技術成為新的研究熱點，該領域的研究成果為單光纖成像技術提供了更多的技術支持。武漢神經生物學光纖成像原理