基于OPT与SLOT的介观荧光光学成像系统的研究

发布时间：2020-11-20 14:14

　　 近年来生命科学和生物医学研究从人工培养的单层细胞发展到了趋向选择一个完整的生物系统,以期在组织甚至系统内获得个体生物学行为的三维信息,具有更真实的生理性。这促进了成像范围在介观尺寸(mm-cm)的三维生物医学光学成像技术的发展。光学投影断层成像和激光扫描光学断层成像作为针对介观低散射样本的新型高效率高分辨率三维荧光/吸收光学成像技术,可对透明化处理后的离体小鼠胚胎、小鼠器官或者本身透明的活体斑马鱼胚胎等进行成像,进行基因表达、解剖结构分析等研究,为生命科学、材料科学、生物医学等领域研究提供了新的成像方式。LabVIEW作为一种工业标准化的图形开发软件平台,结合了图形化编程的灵活性和在测试、测量、自动化控制应用领域的高性能能力。它为数据采集、仪器控制、测量分析以及数据展示提供了可靠的开发工具。本文详细介绍了自主设计的基于LabVIEW控制的光学投影断层成像系统和激光扫描光学断层成像系统,并探索了它们对整个生物器官组织的成像能力。主要内容如下:首先,对光学投影断层成像系统和激光扫描光学断层成像系统的成像原理及特性参数进行了分析,即两者都是基于计算机断层重建理论的光学CT成像技术,不仅具有高的横向分辨率而且具有很高的深度分辨率,同时能够提供多种成像模式,特别是激光扫描光学断层成像系统具有十分高的光子收集效率,并与其它成像方式在系统构成、样本处理、数据处理等方面进行了对比讨论。其次本文介绍了光学投影断层成像系统和激光扫描光学断层成像系统的硬件系统构成、软件系统构成,硬件系统构成包括光路模块、样本放置模块、信号探测模块、信号采集模块等,而软件系统构成包括系统控制采集模块和图像重建模块,并详细地描述了整个成像过程,包括成像前样本的处理、系统的校准、成像时数据的采集、成像后数据的处理以及最后的算法重建。最后利用搭建的系统对生物样本进行了成像测试,展示了系统成像能力,同时与其他成像方式如共聚焦显微技术、单层光显微技术的成像结果进行了对比,并对投影角数目、旋转台步进精度以及CCD中心像素偏离等一些可能影响图像重建质量的因素进行了分析论证。
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TH74
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 现代生物医学成像技术
    1.3 课题的研究内容、目的和意义
    1.4 论文的主要研究工作
第2章 三维介观生物成像系统原理与技术分析
    2.1 引言
    2.2 荧光成像技术
        2.2.1 荧光激发原理
        2.2.2 荧光物理特性
    2.3 三维介观成像技术
        2.3.1 光学投影断层成像技术
        2.3.2 激光扫描光学断层成像技术
        2.3.3 单层光显微技术（LSM）
    2.4 基于OPT成像技术与SLOT成像技术的系统参数分析
    2.5 基于平行光投影的滤波反投影重建算法研究
第3章 OPT成像系统与SLOT成像系统的研制
    3.1 OPT成像系统的整体设计
    3.2 OPT成像系统的软件系统
    3.3 SLOT成像系统的整体设计
        3.3.1 光路模块组成及功能
        3.3.2 样本放置模块及功能
        3.3.3 信号探测模块组成及功能
        3.3.4 信号采集模块组成及功能
    3.4 SLOT成像系统的软件系统
        3.4.1 SLOT控制成像软件的具体实现
第4章 OPT与SLOT成像系统实验结果以及参数分析
    4.1 生物样本制备
    4.2 图像重建程序
    4.3 OPT与SLOT成像系统实验结果
    4.4 OPT与SLOT成像系统的参数分析
第5章 全文总结及技术展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果

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本文编号：2891537