隨著組織工程和再生醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展,無標(biāo)記、非侵入性的可視化和量化三維組織模型中的細(xì)胞分布在組織工程領(lǐng)域具有重要意義。使用先進(jìn)的成像技術(shù)監(jiān)測細(xì)胞越來越重要,如細(xì)胞的分布、運(yùn)動及生長情況。多種成像模式已被用于組織工程的檢測,如CT、MRI、超聲等成像精度低,無法滿足細(xì)胞成像的需求,同時射線會對細(xì)胞造成不可逆的損傷。激光共聚焦成像技術(shù)只能成像微米級的深度,對于毫米厚的支架無法實(shí)現(xiàn)深度成像。OCT具有高分辨率、合適的成像深度、無損等特點(diǎn),是組織工程中最理想的檢測工具。本文以單次散射和多次散射兩種提取散射系數(shù)的理論模型,研究了傳統(tǒng)的基于OCT圖像擬合斜率的提取算法,根據(jù)實(shí)驗(yàn)室搭建的OCT系統(tǒng)測量了已知光學(xué)特性的聚苯乙烯微球組織模擬液的散射系數(shù),通過對比Mie散射的計(jì)算結(jié)果表明該算法的有效性。對于均勻和同種介質(zhì)的散射系數(shù)提取具有較高的可靠性,但在組織工程中細(xì)胞隨機(jī)不均勻的分布以及細(xì)胞大小的不同,擬合斜率的方法已不再適用。因此,提出一種基于單次散射模型的深度分辨散射系數(shù)計(jì)算方法,獲取散射系數(shù)分布圖來量化表征細(xì)胞濃度以及分布特征。對該方法進(jìn)行了數(shù)值模擬來探究相關(guān)的特性,隨著成像深度越深,散射系數(shù)的估計(jì)... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

生物材料和附著材料上的細(xì)胞的SEM圖像

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.2手掌光聲顯微鏡圖像1.1.2.5核磁共振成像MRI通過外加梯度磁場檢測樣品或組織內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)中發(fā)出不同的衰減電磁波，據(jù)此可以很清晰繪制出被測樣品內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)圖像。MRI對軟組織有良好的成像對比度且分辨率可到亞微米級別，從而允許對細(xì)胞成像以及對組織進(jìn)行分割和量化。Charlesedwards等人[31]利用MRI測定細(xì)胞凋亡或壞死引起擴(kuò)散系數(shù)（ADC）的變化來衡量化療時整體細(xì)胞毒性反應(yīng)。Boustany等人[32]利用T1加權(quán)圖像將脂肪和其他組織區(qū)分開來，并用于檢測脂肪組織的發(fā)育。結(jié)合多種對比度機(jī)制，MRI被用來區(qū)分新骨的形成和余留的支架。MRI已經(jīng)廣泛用于成像生物材料和工程組織。使用造影劑，MRI能夠追蹤體內(nèi)外組織工程結(jié)構(gòu)上的細(xì)胞。盡管使用的造影劑無毒，但在這些造影劑存在的條件下，仍需要適當(dāng)?shù)募?xì)胞/組織分化/功能的構(gòu)造。安全保證對這些造影劑未來臨床上的使用十分重要。此外，盡管MRI成像深度較高，但空間分辨率只有約幾百微米。更好的掃描儀正在開發(fā)中，但一般來說，空間分辨率和視野成反比。較高的分辨率需要幾個小時的掃描時間，對工程組織的實(shí)時成像來說是個問題。1.1.2.6光學(xué)顯微成像光學(xué)顯微鏡是一種傳統(tǒng)的但在生物領(lǐng)域非常強(qiáng)大的工具。在一個復(fù)雜的生物系統(tǒng)中，可以選擇不同的染色劑和熒光染料來增強(qiáng)對比和區(qū)分不同的成分。高分辨率，可選擇的對比度使它成為每一個生物實(shí)驗(yàn)室必不可少的技術(shù)。然而，可見光和熒光燈的穿透深度非常有限，只有薄和透明的樣品可以被可視化。不可避免地，所有組織或器官樣本必須通過常規(guī)石蠟包埋和切片或冷凍切片處理切成大約3-10μm厚的薄片，然后才能通過光學(xué)或熒光顯微鏡觀察。這些樣品制備方法和組織學(xué)分析不僅耗時，而且可能會引入結(jié)構(gòu)偽影或一些生物?

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文5孔收集熒光信號來完成光學(xué)成像，該針孔在空間上拒絕來自樣品的焦外區(qū)域的光。它使得完整的光學(xué)非透明樣本成像能夠使用熒光探針產(chǎn)生組織結(jié)構(gòu)的高分辨率（亞微米）圖像，然而對于高散射組織的成像深度限于幾百微米[33]。Thevenot等人[34]采用CM和冷凍切片技術(shù)相結(jié)合的方法。在細(xì)胞播種至支架和培養(yǎng)不同時間后，用染料對活細(xì)胞染色，然后冷凍切片。冷凍切片被重建成一個三維（3D）圖像，以可視化細(xì)胞的分布，如圖1.3所示。這種方法雖然穩(wěn)健，但具有破壞性，且耗時長，因此在對大量樣品進(jìn)行縱向檢測時存在過于繁瑣、試驗(yàn)成本高等問題。多光子顯微鏡（MultiphotonMicroscope，MPM）依賴于同時吸收來自高強(qiáng)度短脈沖激光器（最常見的鎖模鈦：藍(lán)寶石激光器）的兩個或多個近紅外光子，擴(kuò)展了CM的成像深度，但成像深度仍然限制在400-500μm[35]。圖1.3三維細(xì)胞分布和浸潤分析流程圖1.2OCT技術(shù)在細(xì)胞檢測中的應(yīng)用光學(xué)相干層析成像（OpticalCoherenceTomography,OCT）是一種很有前途的成像技術(shù)，結(jié)合了多種光學(xué)成像模式的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)前面提到的技術(shù)的許多局限性，主要用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[36]。近20多年來，OCT得到了不斷的研究和發(fā)展，其分辨率、穿透深度和功能都有了顯著的提高，已經(jīng)克服目前組織工程中用于監(jiān)測多孔支架內(nèi)細(xì)胞生長和形態(tài)的諸多限制。由于環(huán)境參數(shù)對細(xì)胞生長有重要影響，而基質(zhì)的沉積揭示了支架內(nèi)的細(xì)胞生長情況，這將大大增加如何控制培養(yǎng)條件和優(yōu)化細(xì)胞生長的理解，OCT在這方面發(fā)揮了重要作用[37,38]。由于細(xì)胞與支架的折射率不

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3028918