一种分析光纤共聚焦系统轴向光强的方法

在携带光纤或传像束的共聚焦系统中,光场在光纤或传像束的端面要发生改变,不能用通常的空间线性不变方法分析系统成像过程。根据单模光纤的传输特性,获得光纤的有效点扩散函数,提出利用光纤空间平均函数描述系统空间变成像过程的方法,模拟出光纤共聚焦系统的轴向光强分布,对比由光波动理论所得结果,显示该方法在光纤输出光斑的有效尺寸较小时能用于分析携带光纤或传像束的共聚焦系统且更简便。

一种光纤共聚焦系统轴向光强的测量

通过测量一种光纤共聚焦系统的轴向光强分布,证实对该系统的理论分析的正确性,说明针孔大小不影响系统轴向分辨能力,必须消除或减弱光在光纤端面的反射。

多模光纤共聚焦系统轴向分辨能力的分析

分析了多模光纤中三个低阶模式被单独激发和接收时光纤共聚焦系统的轴向光强分布,发现系统具有一定的光学层析能力,随着多模光纤模式阶数的增大,系统的最大轴向分辨能力下降。结果表明低阶多模光纤组成的传像束可用于内窥镜共聚焦系统。

共聚焦显微成像系统P9000图像质量评价临床研究

目的评价共聚焦显微成像系统P9000检测人体消化道相关组织的有效性和安全性。方法选取2021年8月至2022年6月在北京中医药大学东方医院和山东大学齐鲁医院行内镜检查的96例患者为研究对象。94例受试者纳入全分析集(Full Analysis Set,FAS),90例患者纳入符合方案集(Per Protocol Set,PPS)。通过多中心、随机、自身对照研究,统计共聚焦显微成像系统P9000与国际公认的Cellvizio®系统检测人体消化道相关组织的图像质量评分一致性和95%CI,以及两组的操作时间和不良反应发生情况。结果FAS和PPS两款器械图像质量评分一致性和95%CI分别为92.55%(87.25%~97.86%)和92.22%(86.69%~97.76%),两者95%CI下限均大于目标值84.6%;两组器械操作时间相当,差异无统计学意义(P>0.05);两组均无设备导致的不良反应发生。结论共聚焦显微成像系统P9000的临床使用有效性和安全性达到了设计要求,值得临床推广应用。

双荧光标记生物芯片激光共聚焦检测系统

基于激光共聚焦检测原理,构建了针对荧光标记生物芯片的检测系统,对用Cy3或Cy5标记蛋白点样的玻片进行了扫描检测,并对采集的荧光数据信号进行了图像重建。针对实际荧光信号可能较微弱并存在较大动态范围的情况,采用形态学方法对图像进行滤波、增强处理,显著增强了图像质量。提出了标定系统信噪比和灵敏度的公式,并据此对检测实验结果进行了详细的分析计算,最终标定此激光共聚焦生物芯片检测系统的灵敏度约为0.1 fluo/μm2。

应用小动物活体激光共聚焦成像系统对大鼠腹壁循经组织组织液分布的初步观察

目的:初步观察探究活体大鼠腹壁循经组织的组织液分布特征和相关形态结构。方法:大鼠麻醉后尾静脉注射10%的荧光素钠溶液(0.1 ml/kg),注射30 min后剥离腹部皮肤,使用活体激光共聚焦成像系统观察腹壁组织不同深度的荧光素钠溶液分布及相关组织的形态结构特征。结果:荧光素钠注射30 min后,使用活体激光共聚焦成像系统观察到在大鼠腹壁正中线即任脉循行位置不同深度组织中的组织间隙较大,其中填充着大量混合荧光素钠的组织液,并分布有少量胶原纤维、毛细血管、脂肪细胞等实体组织。腹中线水平旁开5 mm和1 cm处的非经组织主要为实体组织,其组织中的间隙空间和组织液含量远远小于腹中线。新鲜腹壁组织冰冻切片显示,腹壁组织中存在大小不等、纵横交错且相互连接沟通的组织间隙,腹中线组织的间隙空间大于周围组织,这一结果与激光共聚焦图像特征吻合。结论:大鼠腹壁循任脉组织中存在比周围非经组织较大的组织间隙和较多的组织液。

共聚焦显微扫描系统的新方法在地质科学研究中的应用

创建了激光共聚焦显微扫描系统应用于地学研究中古生物化石和岩石、矿物标本分析测试的新方法。解决了多数古生物化石及岩石矿物标本无自发荧光而无法进行分析测试、无法制作三维立体图像的难题,从而提高了激光共聚焦显微扫描系统在地学研究领域的应用价值,对于地层古生物学、岩石矿物学和构造地质学等方面的深入研究和微观的创新研究以及解决疑难问题可以发挥重要作用,有力推动地学研究从宏观的定性研究向微观的定量研究发展。

激光共聚焦扫描显微系统在心血管支架表面内皮化分析研究中的应用

目的:观察内皮细胞(ECs)在植入的心血管支架表面的分布与生长状态,探讨支架材料表面的内皮化情况,并对支架表面内皮化程度的影响因素进行了初步探究。方法:在对内皮细胞不同结构进行特异性染色标记的情况下,利用激光共聚焦扫描显微系统连续扫描观察荧光标记的内皮细胞在植入体内一个月后的支架材料表面的表达程度。结果:在无任何促内皮分子或药物情况下,支架材料本身分布的内皮细胞较为稀疏,整体内皮化程度不高;而在材料本身涂覆促内皮分子或药物的情况下,支架材料表面内皮细胞分布较为紧密,且规则有序,其整体内皮化程度更高。结论:利用激光共聚焦扫描系统能够从宏观和微观角度上有效实现支架材料表面内皮化程度的定性定量评价。

共聚焦显微镜系统在蒿草切片样本宏观成像及微观成像中使用价值

目的研究探讨共聚焦显微镜系统宏观成像和微观成像在生物组织样本成像中的使用价值。方法使用共聚焦显微镜系统对蒿草切片样本进行宏观成像和微观成像,实验分为四组:A:蒿草切片样本放大1. 25倍成像; B:蒿草切片样本放大5倍成像; C:蒿草切片样本放大40倍局部视野成像; D:使用共聚焦显微镜系统视野拼图采图模式,4×4方格成像共16张,单张方格图片为放大160倍成像,再拼接成一张视野图。结果共聚焦显微镜系统不但可以获取1. 25倍和5倍蒿草切片样本宏观图像,显示蒿草切片样本整体平面结构,而且可以获取40倍蒿草切片样本局部视野图像,进一步可以获取放大160倍蒿草切片样本局部微观图像,并可对多张微观图进行拼接。结论共聚焦显微镜系统可对生物组织样本进行宏观成像和微观成像,与宏观成像比较,微观成像更有利于对生物组织样本的细微结构进行观察,结合视野拼图成像技术,具有较好的使用价值。

单细胞内Ca^（2＋）时空变化的激光共聚焦显微测定

应用激光扫描共聚焦显微系统（ＬＳＣＭ）和Ｆｌｕｏ－３／ＡＭ荧光探剂标记技术，测定了单个活细胞胞内游离Ｃａ２＋的动态变化与立体分布影像．结果显示，在３７℃，Ｆｌｕｏ－３／ＡＭ终浓度为６μｍｏｌ／Ｌ的条件下，Ｃ５７ＢＬ／６Ｊ小鼠巨噬细胞负载１ｈ左右即可获得良好的标记效果．相反，若探剂浓度太高或负载时间太长，胞内荧光强度太强，影响在共聚焦显微镜镜下分辨细胞内结构．因此用ＬＳＣＭ研究细胞内游离Ｃａ２＋变化时，荧光探剂的负载应以获得最适荧光信号而不是以最大荧光强度为标准．上述方法在其他如平滑肌细胞、卵母细胞中的测定亦获得满意的结果，这对进一步研究各种生理和病理条件下细胞内Ｃａ２＋信号的动态变化、与跨膜Ｃａ２＋梯差的关系及对活细胞功能活动的调节提供了一种可行的、直观的研究手段。

肿瘤坏死因子诱导内皮细胞Ca^(2+)时空变化的激光共聚焦显微测定

目的 研究肿瘤坏死因子 (TNFα)对培养的单个内皮细胞内游离Ca2 +浓度 [(Ca2 )i]的影响 ,以探讨TNFα介导休克的细胞机制。方法 人脐静脉内皮细胞株 (ECV30 4 )接种于 35mm含有 2mlDMEM培养基的组织培养盘中培养。TNFα诱导的单个内皮细胞 [Ca2 +]i时空变化由激光扫描共聚焦显微系统 (LSCM)和Fluo - 3/AM荧光探剂标记技术测定。结果 TNFα使单个内皮细胞 [Ca2 +]i呈剂量依赖性升高 ,在 60s内达到峰值 ,然后下降并保持在基础水平之上。共聚焦扫描图像显示细胞核区 [Ca2 +]i升高比胞浆区明显 ,下降比胞浆区慢。结论 TNFα显著诱导内皮细胞 [Ca2 +]i升高 ,可能是TNFα介导休克和组织损伤的重要机制之一。

超分辨率图像重构与CI反卷积共聚焦成像技术对蒿草样本荧光成像的分析研究

目的通过超分辨率图像重构与CI反卷积共聚焦成像技术对蒿草样本的荧光成像分析研究,分析超分辨率图像重构与CI反卷积共聚焦成像技术检测生物组织样本超分辨率荧光图像的使用价值。方法根据不同显微镜类型及成像技术分为四组:1组:荧光倒置显微镜采集蒿草样本荧光图像;2组:普通共聚焦系统采集蒿草样本荧光图像;3组:新型共聚焦系统超分辨率图像重构技术采集蒿草样本超分辨率荧光图像;4组:新型共聚焦系统CI反卷积功能处理蒿草样本超分辨率荧光图像。结果普通共聚焦系统采集蒿草样本的荧光图像比荧光倒置显微镜采集的荧光图像效果好,但其没有超分辨成像功能,不能获取超分辨率荧光图像。新型共聚焦系统超分辨率图像重构成像,可以获得蒿草样本超分辨率荧光图像,结合CI反卷积技术可以获得蒿草样本超分辨率反卷积荧光图像。结论与普通共聚焦系统相比,新型共聚焦系统超分辨率图像重构成像技术,可得到生物组织样本超分辨率荧光图像,结合CI反卷积成像技术,可突出相关生物组织样本的细微结构。

基于卡尔曼滤波算法的光谱共焦测量精度的提升方法

为减少待测物体位置变化时光谱系统受到的噪声干扰以及峰值定位误差,基于卡尔曼滤波算法原理,提出一种将Voigt寻峰定位的结果作为观测误差并进行最优估计来提升共焦系统测量精度的方法。先进行标定实验,确定光谱共焦系统的测量范围及精度;再依次对比中值滤波、Savitzky-Golay滤波以及快速傅里叶变换滤波等对光谱信号去噪的处理情况,并选用高斯、洛伦兹以及Voigt拟合等方法寻峰定位。同时,分析了Voigt拟合中的峰值提取、高斯宽度、洛伦兹宽度以及幅值误差对拟合精度的影响。实验结果表明,系统的测量范围可达3 mm,中心光斑半径增大了近1.79倍,采用卡尔曼滤波算法能够降低系统中的噪声引起的定位误差且系统精度能够提升11倍,满足高精度的测量需求。

基于双光子共聚焦成像的急性高眼压大鼠小梁网孔隙率变化研究

目的获取不同眼压下小梁网组织深层结构信息,为小梁网房水外排通道生理功能的探索奠定组织形态学基础。方法将4只SD大鼠分成A、B两组每组2只,处死后于左眼球分别加压40mm Hg(A组)、加压60 mm Hg(B组),维持24 h。右眼均为未加压对照组,利用双光子共聚焦成像系统采集每只眼球的小梁网组织形态图:从眼底剖开眼球后照射前房角小梁网处,每2μm采集图像,直至图像模糊停止。结果未加压的对照组眼球小梁网处胶原纤维排列较为规则,孔隙明显,小梁网与周围组织界限分明。加压40 mm Hg的A组眼球小梁网胶原纤维出现了部分塌缩,小梁网与周围组织出现融合,偶尔可见一些孔隙,胶原纤维排列呈无序状态。加压60 mm Hg的B组眼球小梁网胶原纤维断裂较明显,临管区被挤压到完全塌陷,与周围组织已无法分辨。A、B两组动物的小梁网均表现出骨架断裂,组织变薄,逐渐与周围组织融为一体,以及出现远端的巩膜静脉塌缩的现象。与A组眼球相比,B组眼球的葡萄膜小梁网孔隙率略有增加。结论急性眼内压升高可能引发房水外排通道结构异常,主要表现为前房角小梁网组织压缩、巩膜静脉塌陷。这一解剖结构异常造成房水排出困难,从而又加剧了眼内压的升高。

芯片毛细管电泳激光诱导荧光检测系统的研究

芯片毛细管电泳分析系统在免疫测定、DNA分析和测序、氨基酸和蛋白质分析、生物细胞研究方面有广泛的应用前景。本文介绍了一种芯片毛细管电泳检测系统的设计及其硬件结构和信号处理软件 ,并给出在不同系统条件下的测试结果。

两种荧光显微成像系统采集细胞器探针荧光图像的对比研究

目的 :应用荧光显微数码成像系统和共聚焦荧光显微成像系统采集细胞器探针图像的对比研究。方法 :传代培养内皮细胞 ,将四种细胞器探针与细胞共同孵育不同时间。采用荧光显微镜、计算机及高分辨率数码CCD组成的荧光显微数码成像系统采集四种细胞器探针的荧光图像。同时应用激光共聚焦显微镜采集图像进行对比。结果 :两种系统均可采集到细胞器荧光探针的图像 ;荧光显微数码成像系统采集的图像的特点为分辨率高 ,速度快 ,对细胞器的损伤小。结论 :荧光显微数码成像系统在细胞器探针的荧光检测定位研究中准确可靠。

微型差动式共焦自聚焦光聚焦探测系统

为解决微小内轮廓尺寸为代表的微小尺寸的非接触式超精密测量问题 ,提出了将自聚焦透镜体积小的特点与共焦显微技术的高分辨率和绝对位置跟踪特性相结合的差动式自聚焦共焦微型显微技术的光探测技术 ,建立了相应的传感系统。介绍了系统的工作原理和构成 ,自聚焦透镜测头直径为 1mm ,两个探测器差动设置 ,不但消除了光源的光强漂移和探测器的电子漂移产生的共模噪声 ,提高了测量信噪比 ,而且有效地提高了系统的轴向分辨率。初步实验表明 ,系统轴向分辨率在倾斜度小于 2 0度的范围内可达 5nm。

自聚焦共焦光纤传感系统的相干传递函数

在弱物体近似下 ,运用傅立叶光学 ,从成像系统角度对自聚焦共焦传感技术进行了理论研究。着重分析了该技术测量样品纵深结构时图像的成像机理。由于光纤具有本征场的模式 ,对光的振幅和相位的响应是相干的 ,从而可用相干传递函数 (CTF)描述系统性能。结果表明 ,系统相当于一复振幅线平移不变系统 ,具有低通特性和层析特性。

自聚焦共焦探测系统轴向分辨率的影响因素

从微小内尺度测量角度出发 ,研究了针孔尺寸、探测器位置、透镜的数值孔径、放大倍率和杂散光等对自聚焦共焦式探测系统轴向分辨率的影响。结果表明 ,为提高系统的轴向分辨率 ,需将有效针孔尺寸控制在≤ 2 .5 ;探测器需配以精密微调整装置以实现横向精确定位 ;选用差动共焦光路及大数值孔径和大放大倍率的自聚焦透镜 ,同时 ,偏振光路的使用将有效的提高系统的信噪比。

shRNA沉默HuR抑制肝细胞癌细胞系SMMC-7721的增殖、迁移及侵袭能力

人抗原R (human antigen R,HuR)基因在肺癌、乳腺癌等多种肿瘤组织中高表达。推测HuR基因也参与肝癌的发展过程。为探索HuR对肝细胞癌细胞系SMMC-7721的增殖、迁移和侵袭的作用,本研究通过蛋白质印迹实验,检测HuR在肝细胞癌细胞系和正常肝细胞中蛋白质的表达水平。结果显示,肝细胞癌细胞系SMMC-7721 HuR的表达量显著高于正常肝细胞HL-7702。合成特异性靶向HuR基因的shRNA,转染肝细胞癌细胞系SMMC-7721,检测结果发现,HuR基因表达量下调90%。沉默HuR,实时细胞分析技术(real time cell analysis,RTCA)结果显示,细胞增殖能力降低55%,侵袭能力下降75%;细胞划痕实验结果显示,迁移能力下降80%;克隆形成实验中细胞克隆数减少85%;此外,在HuR敲低稳转肝细胞癌细胞系SMMC-7721细胞中过表达Bcl-2,其细胞学现象部分获得逆转。激光共聚焦扫描系统检测结果显示,Bcl-2主要定位于肝细胞癌细胞系SMMC-7721的核膜及胞质。蛋白质印迹法检测结果显示,沉默HuR,Bcl-2下调92%,Survivin下调55%,Twinst1下调69%,N-钙黏着蛋白(N-cadherin)下调48%,E-钙黏着蛋白(E-cadherin)上调1.5倍。以上结果表明,HuR可能通过调控定位于核膜及胞质上的Bcl-2来参与肝细胞癌细胞系SMMC-7721的增殖、迁移、侵袭及克隆形成过程,HuR基因有望成为临床上治疗肝癌的一个新的潜在靶点。