發(fā)布時間：2018-04-20 13:05

  本文選題：內(nèi)窺 + 熒光成像��； 參考：《華中科技大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：由于人口增長和老齡化的加劇，以及抽煙，酗酒，缺乏鍛煉，攝入高油脂食物等不良生活習(xí)慣，癌癥近年來發(fā)生的比重越來越多。在發(fā)達(dá)國家癌癥已經(jīng)成為第一致死因素，在發(fā)展中國家癌癥成為第二致死因素。研究表明，癌癥多發(fā)生在上皮細(xì)胞的淺層，對癌癥的診斷發(fā)現(xiàn)越早，成活率越高。所以對癌癥的早期診斷已經(jīng)越來越重要，對癌癥早期診斷的各種設(shè)備也成為研究的熱點。在這些成像診斷方法中，共聚焦熒光內(nèi)窺系統(tǒng)可以在體實時提供亞細(xì)胞分辨率的結(jié)構(gòu)信息，減少或者有可能取代組織活檢，受到廣泛的關(guān)注。本文就基于光纖束的共聚焦熒光內(nèi)窺成像系統(tǒng)展開研究，并提出了基于傅里葉變換的多光譜熒光內(nèi)窺成像系統(tǒng)。 本文研制開發(fā)了一種基于光纖束的共聚焦熒光內(nèi)窺成像系統(tǒng)。并在光學(xué)結(jié)構(gòu)，所用主要元件，控制程序和后期數(shù)據(jù)處理部分都進(jìn)行了詳細(xì)的討論。在共聚焦熒光內(nèi)窺成像系統(tǒng)中使用CRS共振型振鏡實現(xiàn)掃描，，取得4幀/秒1024×1024圖像。在系統(tǒng)的控制電路中使用NI公司的商用采集卡和圖形化編程軟件Labview，使得我們能夠關(guān)注系統(tǒng)的設(shè)計而不是繁瑣的編程。首先使用標(biāo)準(zhǔn)分辨率板對其橫向分辨率進(jìn)行了測試得到其分辨率4.38微米。使用光柵樣品測試系統(tǒng)成像區(qū)域為790微米。然后使用標(biāo)準(zhǔn)熒光小球和花粉顆粒檢驗了其對標(biāo)準(zhǔn)熒光樣品的成像能力。最后對正常昆明小鼠的離體和在體組織進(jìn)行了染色成像實驗，驗證了系統(tǒng)亞細(xì)胞分辨率對組織樣品結(jié)構(gòu)信息的分辨能力。 在多光譜熒光內(nèi)窺成像系統(tǒng)中，我們結(jié)合了光纖束內(nèi)窺成像的靈活性和傅里葉變換光譜儀的各種優(yōu)勢，可以在體對各種生物器官和組織進(jìn)行高光譜分辨率的成像。在系統(tǒng)中我們設(shè)計使用了邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)，選用精度較高的納米位移臺對運動平面鏡進(jìn)行移動。在系統(tǒng)中取出一部分照明光導(dǎo)入邁克爾遜干涉儀中實現(xiàn)對運動平面鏡位置的實時監(jiān)測。該種結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以保證系統(tǒng)的精確性和長期的穩(wěn)定性。使用現(xiàn)有的平移臺，理論上可以提供的最高光譜分辨率約是4.02cm~(-1)。本文使用光譜穩(wěn)定的氦氖激光器對其光譜分辨率進(jìn)行了測量，和理論值有著較好的吻合。然后使用該系統(tǒng)對多色小球進(jìn)行光譜成像驗證了系統(tǒng)分辨多種熒光染料的能力。最后通過對深腦部位神經(jīng)元進(jìn)行光譜成像，展示了使用光纖束帶來的內(nèi)窺光譜成像能力。另外本文結(jié)合光纖束內(nèi)窺功能和傅里葉變換光譜儀系統(tǒng)對標(biāo)準(zhǔn)樣品和組織的激發(fā)光譜進(jìn)行了測量，展示了使用激發(fā)光譜區(qū)分不同熒光基團(tuán)的功能。 在共聚焦熒光內(nèi)窺成像系統(tǒng)中使用光纖束可以帶來成像的靈活性，但是光纖束本身也有蜂窩狀的固有噪聲。多種圖像處理方法被提出用于消除光纖束的像素化。本文對視覺效果較好的自然鄰點插值重建方法進(jìn)行了論述。
[Abstract]:As a result of population growth and aging, as well as smoking, alcoholism, lack of exercise, intake of fatty foods and other bad habits, cancer in recent years the proportion of more and more. Cancer has become the first cause of death in developed countries and the second leading cause of death in developing countries. Studies have shown that cancer occurs mostly in the superficial layer of epithelial cells, and the earlier the cancer is diagnosed, the higher the survival rate is. Therefore, the early diagnosis of cancer has become more and more important. Among these imaging diagnostic methods, confocal fluorescence endoscopy system can provide subcellular resolution information in vivo in real time, reduce or possibly replace tissue biopsy, so it has attracted wide attention. In this paper, the confocal fluorescence endoscope imaging system based on optical fiber beam is studied, and a multispectral fluorescence endoscope imaging system based on Fourier transform is proposed. In this paper, a confocal fluorescence endoscope imaging system based on optical fiber beam is developed. The optical structure, main components, control program and later data processing are discussed in detail. In the confocal fluorescence endoscope imaging system, the CRS resonator is used to scan, and 4 frames / s 1024 脳 1024 images are obtained. In the control circuit of the system, the commercial acquisition card of NI company and the graphical programming software Labvieware used, which enables us to pay attention to the design of the system rather than the tedious programming. First, the horizontal resolution is measured with standard resolution board and the resolution is 4.38 渭 m. The imaging area of the system using the grating sample test system is 790 渭 m. Then the imaging ability of the standard fluorescent sample was tested with standard fluorescent pellets and pollen particles. Finally, in vitro and in vivo tissues of normal Kunming mice were stained to verify the resolution of the subcellular resolution of the system to the structural information of tissue samples. In the multispectral fluorescence endoscope imaging system, we combine the flexibility of optical fiber beam endoscope imaging and the advantages of Fourier transform spectrometer, we can carry out high spectral resolution imaging of various biological organs and tissues in vivo. The Michelson interferometer structure is used in the system, and the high precision nanometer displacement table is used to move the moving plane mirror. In the system, a part of the illumination light is introduced into the Michelson interferometer to realize the real-time monitoring of the position of the moving plane mirror. The design of this kind of structure can guarantee the accuracy and long-term stability of the system. Using the existing translation table, the theoretical maximum spectral resolution is about 4.02 cm ~ (-1) cm ~ (-1) ~ (-1). In this paper, the spectral resolution of He-Ne laser with stable spectrum is measured, which is in good agreement with the theoretical value. Then the system was used for spectral imaging of polychromatic pellets to verify the ability of the system to distinguish various fluorescent dyes. Finally, spectral imaging of deep brain neurons is performed to demonstrate the ability of spectral imaging with optical fiber beams. In addition, the excitation spectra of standard samples and tissues were measured with the help of optical fiber beam endoscope and Fourier transform spectrometer system, and the function of using excitation spectra to distinguish different fluorescence groups was demonstrated. In confocal fluorescence endoscope imaging system, the use of optical fiber beam can bring the flexibility of imaging, but the fiber bundle itself also has honeycomb inherent noise. A variety of image processing methods are proposed to eliminate the pixel of optical fiber bundles. In this paper, the method of natural neighbor interpolation reconstruction with better visual effect is discussed.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R310

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：1777866