發(fā)布時間：2020-07-09 14:20

【摘要】：光聲成像作為一種兼具光學(xué)高對比度和超聲大探測深度的新興成像方法,獲得了空前的快速發(fā)展。依靠生物組織豐富的內(nèi)源性對比劑,如紅細(xì)胞內(nèi)血紅蛋白、黑色素瘤細(xì)胞中黑色素、細(xì)胞核內(nèi)DNA/RNA、髓鞘脂質(zhì)等,可以實現(xiàn)高對比度的結(jié)構(gòu)信息成像,在神經(jīng)學(xué)、眼科、血管生物學(xué)和皮膚學(xué)等領(lǐng)域顯示出潛在應(yīng)用價值;同時,借助外源性對比劑,即分子探針,如有機(jī)染料、納米粒子和熒光蛋白等,能夠可視化特定的細(xì)胞功能和分子過程,進(jìn)行高靈敏度分子成像,彌補(bǔ)組織內(nèi)源性對比劑在疾病診斷或生物過程示蹤中特異性不足的問題,例如癌癥監(jiān)測;多光譜光聲成像則可以利用不同物質(zhì)成分在不同波長激光下的吸收差異,特異性識別組織成分,進(jìn)而獲取生物組織除結(jié)構(gòu)信息外的功能信息,如血氧飽和度。傳統(tǒng)的光聲顯微成像技術(shù)較少實現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)、分子和功能成像的融合。鑒于此,開展多光譜高分辨光聲顯微成像技術(shù)研究,將有利于實現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)信息、多參量光聲分子和功能信息的全面獲取,拓展光聲顯微成像的應(yīng)用范圍。從上述背景出發(fā),本文利用光學(xué)參量振蕩激光器和半導(dǎo)體激光器雙激發(fā)光源的方案,設(shè)計和搭建了多光譜高分辨光聲顯微成像系統(tǒng),內(nèi)容包括光學(xué)激發(fā)、超聲探測、數(shù)據(jù)采集和運動掃描部分主要元器件的選型和搭建,并且對成像系統(tǒng)探頭的關(guān)鍵部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計,優(yōu)化了光聲共軸共焦調(diào)節(jié)性能,提高系統(tǒng)的超聲探測效率和成像靈敏度;同時,基于LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)實現(xiàn)運動控制、數(shù)據(jù)采集、存儲和圖像顯示的多功能并行;最后,通過仿體和活體實驗驗證了系統(tǒng)可靠的成像性能�；诖罱ǖ亩喙庾V高分辨光聲顯微成像系統(tǒng),分別開展了光聲結(jié)構(gòu)、分子與功能成像相關(guān)的實驗研究。第一,利用血紅蛋白作為內(nèi)源性對比劑,對腫瘤血管生成及抗血管治療過程中的血管正�；^程進(jìn)行了連續(xù)無標(biāo)記監(jiān)測,結(jié)合三維Hessian矩陣血管形態(tài)提取算法,對腫瘤血管結(jié)構(gòu)信息完成了高分辨光聲定量成像;第二,利用高光聲靈敏度近紅外二區(qū)(NIR II)共軛聚合物納米分子探針作為外源性對比劑,實現(xiàn)了大穿透深度在體腫瘤和腦血管光聲分子成像,同時,利用雙波長激光完成了在體血氧飽和度測量的光聲功能成像研究。多光譜高分辨光聲顯微成像技術(shù)在生物結(jié)構(gòu)、分子和功能成像研究中體現(xiàn)出重要價值,為生命科學(xué)基礎(chǔ)研究中腫瘤等疾病機(jī)制的揭示提供了新的途徑。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R310;TP391.41
【圖文】：

利用光聲光譜技術(shù)還可以高特異性地獲取組織血氧飽和度、氧代謝率等功能信息，進(jìn)行光聲功能成像。圖1-1 光聲成像原理示意圖Fig.1-1 Principle diagram of photoacoustic imaging

第一章 緒論3光聲成像代表性結(jié)果，如圖1-2所示。其中，1-2（a）為從黑素體、紅細(xì)胞、神經(jīng)到人體乳腺的多尺度光聲成像；1-2（b）為光聲分子成像，分別為金納米探針標(biāo)記的小鼠黑色素瘤及小分子染料標(biāo)記的小鼠腦膠質(zhì)瘤成像結(jié)果；圖1-2（c）為高分辨經(jīng)顱光聲腦功能成像[6,8]。圖1-2 光聲成像代表性結(jié)果[6,8]Fig.1-2 Representative results of photoacoustic imaging[6,8]目前，國內(nèi)外針對光聲成像技術(shù)開展的研究可以分為以下三個方向：光聲顯微成像（Photoacoustic Microscopy，PAM）、光聲計算層析成像（Photoacoustic ComputedTomography，PACT）、光聲內(nèi)窺成像（Photoacoustic Endoscopy，PAE），每個研究方向又衍生出不同的研究分支

廣州大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-3 光聲成像系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)形式[9]Fig.1-3 Representative implementations of photoacoustic imaging system[9]光聲顯微成像（PAM）是一種聚焦型掃描成像技術(shù)，使用聚焦的激光作為光聲信號激勵光源，聚焦的單陣元超聲換能器可實現(xiàn)不同深度光聲信號的探測，結(jié)合探頭沿組織表面的二維掃描，可重建出組織的三維信息。根據(jù)激發(fā)光和超聲探測聚焦方式的不同，可以將光聲顯微成像（PAM）分為光學(xué)分辨率光聲顯微成像（Optical-Resolution PAM，OR-PAM）和聲學(xué)分辨率光聲顯微成像（Acoustic-Resolution PAM，AR-PAM）[11]，二者聚焦方式對比如圖1-4所示。其中，OR-PAM的光學(xué)聚焦比聲學(xué)聚焦更加緊密

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 龔小競;孟靜;陳健樺;林日強(qiáng);白曉淞;鄭加祥;宋亮;;生物醫(yī)學(xué)光聲成像技術(shù)及其臨床應(yīng)用進(jìn)展[J];集成技術(shù);2013年05期

2 豐偉偉;楊世文;南金瑞;馬玉成;;LabVIEW中TDMS文件和SQL數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)處理速度的研究[J];儀器儀表與分析監(jiān)測;2011年01期

3 張登科;倪旭翔;石巖;;一種基于LabVIEW的光譜儀設(shè)計[J];光子學(xué)報;2006年06期

4 陳敏,湯曉安;虛擬儀器軟件LabVIEW與數(shù)據(jù)采集[J];小型微型計算機(jī)系統(tǒng);2001年04期

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1 曾小懿;SLC30A10及SOD2與索拉非尼治療晚期肝細(xì)胞癌療效的相關(guān)性研究[D];廣西醫(yī)科大學(xué);2018年

本文編號：2747574