在體光纖成像記錄技術是在散射介質(或稱為隨機介質)成像的基礎上發展起來的,在散射介質成像系統中,光經過強散射介質時,由于介質的隨機性或不均勻性,光發生散射后在輸出端形成散斑。當光經過光纖時,多模光纖中不同模式的光產生隨機的相位延遲或者模間耦合導致光散射的產生,所以,單光纖成像和散射介質成像的機理既有關聯,又有一定的區別。單光纖成像可以看做是散射介質成像技術的一個特例,光纖也被看做是一種特殊的散射介質。 經過近十年的研究和發展,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長足的進步,這一技術為超細內窺鏡技術的發展提供了新的方向,也使內窺鏡在一些新的領域得到應用成為可能。 用成熟的在體光纖成像記錄進行體外檢測。淮安鈣熒光單光纖成像技術原理
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被較多用來記錄神經元活性。在體光纖記錄方法與傳統的在體電生理記錄方法有著不同的特點,光纖記錄因其穩定、方便、易上手而應用較多。首先,將熒光蛋白表達在特定類型的神經元中,光纖記錄可以實現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元的活性比較困難。其次,電生理記錄容易受到環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,光纖記錄相對穩定,可以很容易實現長時程的活性檢測,例如動物的整個學習過程,而利用電生理記錄實現起來則相對困難。較后,光纖記錄用神經元群體的熒光強度變化來表征神經元整體的活性變化,不能反映單個神經元的活性,而電生理記錄則能夠檢測到單個神經元的活性,具有更高的空間分辨率。汕頭腦立體定位成像光纖應用在體光纖成像記錄的傳感應用也非常具有前途。
單光纖在體光纖成像記錄與內窺鏡結合,實現了超細內窺。超細內窺鏡在一些特殊檢測環境(如耳、鼻、心、腦等)中,可實現體內無創傷檢查。人體耳蝸在人耳內部深處,由于耳道的結構復雜,很難從耳外觀察內部的結構,采用超細內窺鏡,可以讓內窺鏡通過耳道,直接進入耳朵內部,然后對內部結構進行觀察。對于人體的細小腔道結構(如血管、乳管和支氣管等),以前無法從腔道內部進行檢查,只能通過超聲B超和醫學CT等醫學影像技術從體外進行成像,成像分辨率低,而且不能對腔道內部的生物狀態進行實時觀察。通過超細內窺鏡,可以將光纖探頭通過導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由光纖送入調制器,在調制器內與外界被測參數的相互作用, 使光的光學性質如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等發生變化,成為被調制的光信號,再經過光纖送入光電器件、經解調器后獲得被測參數。整個過程中,光束經由光纖導入,通過調制器后再射出,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它們的溫度高達1000℃以上時,才能夠發出可見光。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光強度隨深度增加而衰減。
在體光纖成像記錄技術的問世,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據,這是用傳統的方法無法了解的領域,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 ,基因表達和蛋白質之間相互作用 ,轉基因動物模型構建 ,藥效評估 ,藥物甄選與預臨床檢驗 ,藥物配方與劑量管理 ,壞掉的學應用 ,生物光子學檢測 ,食品監督與環境監督等。在體光纖成像記錄還應保持標本相對位置和形態的一致。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記法不涉及細胞的遺傳修飾。淮安鈣熒光單光纖成像技術原理
在體光纖成像記錄熒光素酶的每個催化反應只產生一個光 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, 將會發生吸收、 散射、 反射、 透射等大量光學行為 。 因此,必須采用高 靈敏度的光學檢測儀器( 如CCD camera)采集并定量檢測生物體內所發射的光子數量, 然后將其轉換成圖像, 在體生物發光成像中的發光光譜范圍通常為可見光到 近紅外光波段, 哺乳動物體內血紅蛋白主要吸收可見光, 水和脂質主要吸收紅外線, 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檢測儀器探測到, 這是在體生物發光成像的理論基礎。淮安鈣熒光單光纖成像技術原理