平行成像技术

[b][url=http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/msot.html]小动物光声成像系统[/url][/b]MSOT是全球唯一能够提供[b][url=http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/msot.html]小动物全身光声成像[/url][/b]能力的小动物实时光声成像系统,用于临床前小动物成像和临床前研究。小动物光声成像系统能够可帮助生物过程和药理物质作用在体内,在深部组织中高分辨率下实时观察。小动物光声成像系统是全球唯一混合光声超声成像技术,OPUS成像技术的同类仪器,也是世界上第一个交叉断层成像系统，提供非平行的用户独立的图像质量，并且具有实时性，可以获得整个动物的横截面影像。这套小动物光声成像系统包含组织形态基于血红蛋白信息产生的光声层析成像，反射式超声成像的集成（r-uct）能力添加互补的解剖信息，特别是低灌注结构。小动物光声成像系统可以调谐激发激光波长,采集光声信号,执行多个波长的光谱分解,这样内源性色基团以及外在探针可有效被区分。小动物光声成像系统工作MSOT探测器小动物置台可以利用各种手持探测器实现小动物的二维和三维自动成像。动物置台可作为内部图像和EIP MSOT成像系统的附件。主要特点包括：自动数据采集三维阶段控制加热的动物垫激光安全联锁装置动物监控摄像机接入导管或生命体征监测[img=小动物光声成像系统]http://www.f-lab.cn/Upload/MOST-invision-imaging.JPG[/img]小动物光声成像系统混合光声超声成像技术（OPUS成像）小动物光声成像系统是全球唯一混合光声超声成像技术,OPUS成像技术的同类仪器,也是世界上第一个交叉操作断层成像系统，提供非平行的用户独立的图像质量，并且具有实时性，可以获得整个动物的横截面影像。这套小动物光声成像系统包含组织形态基于血红蛋白信息产生的光声层析成像，反射式超声成像的集成（r-uct）能力添加互补的解剖信息，特别是低灌注结构。[img=小动物光声成像系统]http://www.f-lab.cn/Upload/Hybrid-OPUS-IMAGING.jpg[/img]初步实验表明，小动物光声成像系统t的升级版将应用在以下需要可视化的任何结构：肿瘤边缘转移胰腺膀胱小动物光声成像系统技术信息单波长的光声成像在10 Hz帧频高达5赫兹帧频的实时频谱分量可视化公司注册的反射式超声计算机断层扫描（r-uct）MSOT IN VISION 512-ECHO成像穿透深度2-4厘米，适合全身小动物成像。横截面的空间平面分辨率：150μM高功率/快速可调谐激光系统（100兆焦耳/ 10毫秒）具有64/128／256/512元件的断层超声探测器阵列全自动图像采集用于光谱和时间分析的数据后处理套件[b][/b]

[i][font='Times New Roman'][font=宋体]引言[/font][/font][/i][font='Times New Roman'][font=宋体]在上一期的专栏里[/font][/font][font=宋体]，我们对荧光成像和生物发光的基本原理进行了对比。同时也留下了几个问题：[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]针对我的课题[/font][/font][font=宋体]，生物发光和荧光成像哪个好？什么情况下选择生物发光，什么情况下选择荧光成像。别急，今天将为大家解答关键问题：[/font][b][font=宋体][color=#ff0000]荧光成像和生物发光成像的优缺点是什么？[/color][/font][/b][align=center][font='Times New Roman']一、 [/font][b][font=宋体]荧光成像技术的优点[/font][/b][/align][font='Times New Roman'][font=宋体]相比生物发光成像[/font][/font][font=宋体]，[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]荧光成像技术的优势主要表现在[/font][/font][font=宋体]：[/font][font='Times New Roman']1. [/font][b][font='Times New Roman'][font=宋体]荧光蛋白及荧光染料的标记能力更强[/font][/font][font=宋体]。[/font][/b][font=宋体]荧光标记分子种类繁多，包括荧光蛋白、荧光染料、量子点标记等，可以对基因、蛋白、抗体、化合药物等进行标记。[/font][font=宋体][color=#ff0000]应用范围极广[/color][/font][font=宋体]，可以对样本进行[/font][font=宋体][color=#ff0000]多色标记[/color][/font][font=宋体]，一个样本同时获得多种细胞或药物的分布[/font][font=宋体]。[/font][font='Times New Roman']2. [/font][b][font='Times New Roman'][font=宋体]信号强度[/font][/font][font=宋体]高[/font][/b][font=宋体]由于荧光成像的[/font][font=宋体][color=#ff0000]光子强度较生物发光更强[/color][/font][font=宋体][font=宋体]，持续时间长，对[/font]C[/font][font='Times New Roman']CD[/font][font=宋体]的灵敏度要求相对较低，不需要必须配备低温冷[/font][font='Times New Roman']CCD[font=宋体]即可获得清晰的成像结果，节省实验成本和购置成本。[/font][/font][font='Times New Roman']3. [/font][b][font='Times New Roman'][font=宋体]实验成本低[/font][/font][font=宋体]，[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]成像过程简单[/font][/font][/b][font='Times New Roman'][font=宋体]相比生物发光成像，成像前无需注射荧光素酶底物。有合适的激发光源照射就可以发出特定波长的发射光[/font][/font][font=宋体]。[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]只要荧光基团稳定，就可实现[/font][/font][font='Times New Roman'][color=#ff0000][font=宋体]随时激发随时发光随时检测[/font][/color][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]。[/font][/font][font='Times New Roman']4. [/font][b][font=宋体]从活体到离体均可成像[/font][/b][font=宋体][font=宋体]相比生物发光只能在活细胞内才会产生发光。荧光蛋白或荧光染料只需要保持荧光基团稳定即可稳定发光。可以在活体或离体组织器官进行观察，在实验前期荧光材料制备阶段，可以直接在[/font]E[/font][font='Times New Roman']P[font=宋体]管中进行成像观察[/font][/font][font=宋体]。[/font][font='Times New Roman']5. [/font][b][font=宋体]应用范围广[/font][/b][font=宋体]相比生物发光成像，荧光成像技术应用范围极广。在肿瘤生长与转移、药物的分布与代谢、纳米颗粒的靶向性与代谢、植物基因的表达、生物相容性材料开发、新型标记技术的开发等多个研究中均可用到荧光成像技术。（[/font][font=宋体][color=#ff0000][font=宋体]点击了解[/font]FOBI[font=宋体]整体荧光成像在上述领域的应用[/font][/color][/font][font=宋体]）[/font][align=center][font='Times New Roman']二、 [b][font=宋体]生物发光技术的优点[/font][/b][/font][/align][font='Times New Roman'][font=宋体]相比荧光成像[/font][/font][font=宋体]，生物发光成像的主要优势表现在：[/font][b][font=宋体]1[font=宋体]、特异性强，无自发荧光[/font][/font][/b][font=宋体]以荧光素酶作为体内报告源的生物发光方法，特异性极强。由于动物本身没有任何自发光，使得生物发光具有极低的背景和极高的信噪比。[/font][b][font=宋体]2[font=宋体]、[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]高灵敏度[/font][/font][/b][font='Times New Roman'][font=宋体]由于生物体内很多物质在激发光的照射[/font][/font][font=宋体]下[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]也会发出荧光[/font][/font][font=宋体]，[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]这些非特异性荧光背景会影响检测灵敏度[/font][/font][font=宋体]，[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]荧光成像的灵敏度最高可在动物体内检测到约[/font]10[/font][sup][font='Times New Roman']4[/font][/sup][font='Times New Roman'][font=宋体]细胞，而生物发光具有在动物体内监测[/font]10[/font][sup][font='Times New Roman']2[/font][/sup][font='Times New Roman'][font=宋体]数量级细胞的灵敏度。[/font][/font][b][font=宋体]3[font=宋体]、检测深度更高[/font][/font][/b][font='Times New Roman'][font=宋体]对于需要在深部[/font][/font][font=宋体]组织[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]下进行的研究（检测的深度在[/font]3~4cm[font=宋体]）[/font][/font][font=宋体]，[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]应用生物发光是最佳的选择[/font][/font][font=宋体]。[/font][b][font=宋体]4[font=宋体]、[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]精确定量[/font][/font][/b][font=宋体]由于荧光素酶基因是插入细胞染色体中稳定表达的，单位细胞的发光数量、发光条件相对稳定。即使标记细胞在动物体内有复杂的定位，亦可从动物体表的信号水平测量出发光细胞的相对数量。[/font][font='Times New Roman'][color=#ff0000][font=宋体]荧光成像和生物发光技术[/font][/color][/font][font=宋体][color=#ff0000]，[/color][/font][font='Times New Roman'][color=#ff0000][font=宋体]是互为补充[/font][/color][/font][font=宋体][color=#ff0000]，[/color][/font][font='Times New Roman'][color=#ff0000][font=宋体]分别满足不同的研究领域[/font][/color][/font][font=宋体][color=#ff0000]。对于不同的研究，可根据两者的特定及实验要求，选择合适的方法。[/color][/font][table][tr][td][font='Times New Roman'] [/font][/td][td][align=center][font='Times New Roman']优点[/font][/align][/td][td][align=center][font=宋体]缺点[/font][/align][/td][/tr][tr][td][align=center][font=宋体]荧光成像技术[/font][/align][/td][td][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]荧光染料、蛋白标记能力强，可用于多重标记[/color][/font][font=宋体][color=#333333],[/color][/font][font=Verdana][color=#333333]信号强度大，成像速度快[/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]实验成本低[/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=宋体][color=#333333]体内、体外，器官、活体均可成像。[/color][/font][font=Verdana][color=#333333] [/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]应用范围极广[/color][/font][/td][td][font=Wingdings][color=#333333]n [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]非特异性荧光限制了灵敏度，体内检测最低约[font=Verdana]104[/font][font=宋体]细胞[/font][/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]n [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]检测深度受限制[/color][/font][font=宋体][color=#333333]，[/color][/font][font=Verdana][color=#333333]较难精确体内定量[font=Verdana] [/font][/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][/td][/tr][tr][td][align=center][font=宋体]生物发光技术[/font][/align][/td][td][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]特异性强，无自发荧光[/color][/font][font=宋体][color=#333333]，[/color][/font][font=Verdana][color=#333333]背景低[/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]高灵敏度，在体内可检测到几百个细胞[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]可精确定量[/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][/td][td][font=Wingdings][color=#333333]n [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]信号较弱，检测时间较长，需要灵敏的[font=Verdana]CCD[/font][font=宋体]镜头，仪器价格贵[/font][/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]n [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]要求高[/color][/font][font=宋体][color=#333333]，[/color][/font][font=Verdana][color=#333333]需要注入荧光素，实验成本高[/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]n [/color][/font][font=宋体][color=#333333]只能用于细胞标记，应用范围窄。[/color][/font][/td][/tr][/table][i][font=宋体]结束语[/font][/i][font=宋体]随着活体成像技术的发展特别是荧光标记技术的发展，越来越多的生物学研究需要用到活体光学成像的方法。无论大家是选择生物发光或者荧光成像技术，苦恼总是随之而来，例如：[/font][font=宋体][color=#ff0000]生物素在体内可以维持多长时间？荧光蛋白和染料种类繁多，我该怎样选择呀？[/color][/font][font=宋体][font=宋体]别急，下期我们继续为大家介绍关于活体成像技术应用与选择的问题与难点。[/font][/font][font=宋体][font=宋体][url=http://dwz.date/cwes]点击了解更多活体成像技术的应用与仪器信息！[/url][/font][/font][align=center][font='Times New Roman'][font=宋体]参考文献[/font][/font][/align][font='Segoe UI'][color=#222222]1. [/color][/font][font='Segoe UI'][color=#222222]Su, Y., Walker, J.R., Park, Y. [/color][/font][i][font='Segoe UI'][color=#222222]et al.[/color][/font][/i][font='Segoe UI'][color=#222222] Novel NanoLuc substrates enable bright two-population bioluminescence imaging in animals. [/color][/font][i][font='Segoe UI'][color=#222222]Nat Methods[/color][/font][/i][font='Segoe UI'][color=#222222] [/color][/font][b][font='Segoe UI'][color=#222222]17, [/color][/font][/b][font='Segoe UI'][color=#222222]852–860 (2020). [/color][/font][font='Segoe UI'][color=#222222]2. [/color][/font][url=#!][font='Segoe UI'][color=#222222]M.Keyaerts[/color][/font][/url][url=#!][font='Segoe UI'][color=#222222]V.Caveliers[/color][/font][/url][url=#!][font='Segoe UI'][color=#222222]T.Lahoutte[/color][/font][/url][font='Segoe UI'][color=#222222] [/color][/font][url=https://www.sciencedirect.com/science/referenceworks/9780444536334][font='Segoe UI'][color=#222222]Comprehensive Biomedical Physics[/color][/font][/url][font=等线][color=#222222] [/color][/font][url=https://www.sciencedirect.com/science/referenceworks/9780128012383][font='Segoe UI'][color=#222222]Volume 4[/color][/font][/url][font='Segoe UI'][color=#222222], 2014, Pages 245-256.[/color][/font]

红外热像仪在医疗、治安、消防、考古、交通、农业和地质等许多领域均有重要的应用。以下分别介绍热像仪在各行各业的实际应用情况。　　热成像技术实际上是作为一种高级测温技术应用于工业中的，这种设备我们称为热像仪。热像仪可用于钢铁工业中从冶炼到轧钢的各个环节例如大型高炉料面的测定、热风炉的破损诊断和检修、高炉残铁口位置的确定、钢锭温度的测定等；热像仪可以应用到石化工业。石油化工生产中潜伏着一些易燃、易爆危险，要求对生产过程进行严格的在线监测，及时消除隐患。使用热像仪能检测产品传送和管道、耐火及绝热材料、各种反应炉的腐蚀、破裂、减薄、堵塞以及泄漏等有关信息，可快速而准确地得到设备和材料表面二维温度分布。　　热像仪在医学上可以用于血管疾病的诊断、皮肤损伤病症的诊断及各种炎症的诊断。　　热成像技术可以应用在工农业领域中的。热成像技术可对建筑物的建造质量和设计进行检测和评价，其中包括对建筑物的裂痕、墙壁的分层或断层部位、墙壁和地下管道的渗漏进行检查，以及对建筑物耗及采暖、保温系统进行检查和评价等。热成像技术还可以监测森林火灾。在大片森林中，往往存在不明显的隐火，这是引起毁灭性火灾的根源。　　热成像技术可以应用到公安、消防工作中的应用。他可以在夜间以及恶劣气候条件下对目标进行监控。热像仪广泛的应用在各行各业，现在的热像仪有很多品牌包括flir热像仪、福禄克热像仪、德图热像仪等，这也使得人们的选择也多了。希望热像仪的发展与革新能给人们带来更多便利。

[url=http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/msot.html][b]小动物光声成像系统MSOT[/b][/url]是全球唯一能够提供[b]小动物全身光声成像[/b]能力的小动物[b]实时光声成像系统[/b],用于临床前小动物成像和临床前研究。小动物光声成像系统能够可帮助生物过程和药理物质作用在体内,在深部组织中高分辨率下实时观察。小动物光声成像系统是全球唯一[b]混合光声超声成像技术,OPUS成像[/b]技术的同类仪器,也是世界上第一个[b]交叉断层成像系统[/b]，提供非平行的用户独立的图像质量，并且具有实时性，可以获得整个动物的横截面影像。[img=小动物光声成像系统]http://www.f-lab.cn/Upload/MOST-invision-imaging.JPG[/img][img=小动物光声成像系统]http://www.f-lab.cn/Upload/Hybrid-OPUS-IMAGING.jpg[/img]小动物光声成像系统：[url]http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/msot.html[/url]

[font=宋体]传统的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术测量的是平均光谱，反映样本的平均组成，而近红外显微成像技术增加了光谱的空间分布信息，可以使样品的异质性得到进一步[/font][font=宋体]确定。近红外显微成像系统是将[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]与光学显微镜联用的系统，主要由近红外主机、近红外显微镜系统和计算机组成。近红外主机多采用干涉分光原理，主要部件包括迈克尔逊干涉仪、显微镜光学系统、检测器等。显微镜把光束聚焦到测量样品的微区上，可移动镜头从而对样品进行点、线、面的分子水平的扫描，可以快速获得大量的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]图，并把测量点的坐标与对应的红外光谱同时存入计算机，得到不同化合物在微区分布的平面图或立体图。[/font][font='Times New Roman']1. [/font][font=宋体]近红外显微成像技术的特点[/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]）样品不需预处理。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体]）穿透能力强。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]3[/font][font=宋体]）水的干扰小，可以对鲜活组织和溶液中的细胞样品直接测定。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]4[/font][font=宋体]）测定的区域可达到[/font][/font][font='Times New Roman']lcm[/font][sup][font='Times New Roman']2[/font][/sup][font=宋体]以上，并且可以检测粗糙表面的样品。[/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]5[/font][font=宋体]）非接触性、非破坏性、无环境污染。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]6[/font][font=宋体]）二维光谱可以增强分辨率，展示更多的细节。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]7[/font][font=宋体]）可分析多种物态的样品。[/font][/font][b][font='Times New Roman']2. [/font][font=宋体]成像方式[/font][/b][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]）总吸收图像，以每一个的数据点的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]图为基础，宏观显示图像分析区域内的近红外吸收强度。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体]）单波长成像，以特定波长的近红外吸收强度为特征，显示对应化学官能团在图像分析区域内的分布信息。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]3[/font][font=宋体]）化学成像，也叫峰面积图像，是以特定吸收峰的峰面积为特征，显示对应化学官能团在图像分析区域内的分布信息。[/font][/font][font=宋体]（[/font][font='Times New Roman']4[/font][font=宋体]）相关谱成像，以某一张[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]为标准，计算出整个图像上的像素点光谱与它的相关性，再以相似度为度量成像。特别适于鉴别纯物质中的零星污染物。[/font][font=宋体]（[/font][font='Times New Roman']5[/font][font=宋体]）峰比率成像，以[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]图不同吸收峰的峰比率为特征，显示对应化学官能团在图像分析区域内的分布信息。[/font][font=宋体]近红外显微成像技术在材料、食品、医药等行业已经发挥了较大的作用，利用其进行化学成分测定及微区分析，快速、简单、直观。与扫描电镜、透射电镜、电子探针、[/font][font='Times New Roman']X[/font][font=宋体]射线衍射等其他微区分析技术相比，近红外显微成像技术具有制样简单、操作方便、快速定量、无损分析的优点。因此，作为现代分析技术，近红外显微成像技术必将得到越来越广泛的应用。如何建立适用性、稳定性更好的数学模型，实现不同仪器之间、同一仪器不同条件下的定标模型的转移，以及与其他分析技术的联用将是近红外显微成像技术的发展趋势。[/font]

现在核磁共振成像技术已经是一种重要的临床医学诊断手段,我想知道这种诊断技术会对人体造成一定的损害么？如果有的话具体的危害体现在什么方面？是由什么原因引起的？怎么可以尽量减少这些可能存在的危害呢?谢谢~

NMR成像技术有那些呢？盼望高手指教！

共焦显微镜因其高分辨率和能三维立体成像的优点被广泛应用在生物、医疗、半导体等方面。文章首先分析了影响共焦显微镜分辨率的因素，主要有光源、探测器孔径和杂散光等；并结合这些因素介绍了双光子共焦碌微镜、彩色共焦显微镜、荧光共焦显微镜、光纤共焦显微镜；然后从提高系统成像速度的方面介绍了波分复用共焦显微镜和频分复用共焦显微镜；最后分析了共焦显微镜的发展趋势。一、引言随着人们对于生物医学的研究，传统的光学显微镜已经无法满足研究的需要，人们需要可以实现三维成像的显微镜。1957年Marvin Minsky提出了共焦扫描显微镜的原理。1969年，耶鲁大学的Paul Davidovits和M．David Egger设计了第一台共焦显微镜，1987年第一台商业化共焦显微镜的问世，真正实现了三维立体成像。与普通光学显微镜相比，共焦显微镜具有极其明显的优点：能对物体的不同层面进行逐层扫描，从而获得大量的物体断层图像；可以利用计算机进行图像处理；具有较高的横向分辨率和纵向分辨率；对于透明和半透明物体，可以得到其内部的结构图像；还可以对活体细胞进行观察，获取活细胞内的信息，并对获得的信息进行定量分析。自共焦显微原理被提出以来，引起了研究者的广泛关注，提高显微系统的分辨率和改善系统的性能是研究者开发新型显微镜时考虑的主要因素。近几十年，国内外学者通过对共焦显微成像系统的三维点扩散函数、光学传递函数等方面的分析，得出影响显微系统分辨率的因素，主要包括系统的激励光源、探测器孔径、杂散光等。此外，共焦显微镜的成像速度也是决定系统性能的一个重要因素，专家们也一直在进行提高系统成像速度的研究。本文主要从提高显微系统分辨率和系统成像速度这两个方面来介绍共焦显微镜的发展情况。二、共焦扫描显微镜分辨率的提高光源、探测器孔径和杂散光等是影响共焦显微镜分辨率的几个主要因素，因此可以通过改善这些方面来提高显微系统的分辨率。1.光源显微镜的成像性质在很大程度上取决于所采用光源的相干性，有关研究表明，光源相干性好的系统其分辨率要比相干性差的系统要好，并且照明光源对分辨率的改变范围达到了26.4%。因此，选取适合的照明光源对提高显微系统的分辨率有很大帮助。常规的共焦扫描显微镜主要使用普通单色激光作为光源，随着技术的进步，目前已经出现了使用飞秒激光、超白激光、高斯光束作为光源的共焦显微镜，以提高系统性能，获得更高的分辨率。①飞秒激光为光源的双先子扫描共焦显微镜双光子扫描共焦显微镜通常使用近红外的飞秒激光作为激发光源，由于红外光具有较强的穿透性，它能探测到生物样品表面下更深层的荧光图像，并且生物组织对红外光吸收少，随着探测深度的增加衰减会变小，另一方面红外光的衍射低，光束的形状保持性好。2005年，Wild等人利用双光子扫描共焦显微技术实时观察和定量分析了PAHs在植物叶片表面和内部的光降解过程。后来又进一步研究了菲从空气到叶片的迁移过程、菲在叶片内部的运动及其分布情况等，该技术可观测PAHs在叶片内部的最大深度约为200μm。②白激光( supercontinuum laser）为光源的彩色共焦显微镜彩色共焦显微镜是利用光学系统的彩色像差，光源的不同光谱成分会聚焦到样品的不同深度，通过分析由样品反射的光谱能有效地获得样品的扫描深度。2004年，美国宾夕法尼亚州立大学的Zhiwen Liu课题小组使用光子晶体光纤产生的超连续谱白光作为彩色共焦显微镜的光源，这种超连续谱白光具有大的带宽，能够提高系统的扫描范围，能达到7μm扫描深度。另外超白激光有较高的空间相干性，无斑点噪声，能提高系统的信噪比和扫描速度。③使用高斯光束的荧光共焦显微镜荧光共焦显微镜是通过激光照射样品激发样品发出荧光，再通过探测器接受荧光对样品进行观察的共焦显微镜。华南农业大学的杨初平等人研究了不同光源孔径和束斑尺寸的高斯光束对荧光共焦显微镜分辨率的影响表明：与一定孔径尺寸的平行光束相比，采用高斯光束系统可以获得更好的分辨率。 2. 探测器孔径和杂散光共焦显微镜中探测器孔径能滤除部分杂散光，提高系统的分辨率和信噪比。根据相关文献对共焦扫描显微镜的三维光学传递函数与探测器孔径之间的依赖关系的研究，可以得到探测小孔直径为：d=β*1.22λ/NA，式中，β为物镜的放大率，λ为光的波长，NA为物镜的数值孔径。由该公式确定探测器小孔的直径，一方面满足了共焦扫描系统对探测器小孔直径的要求，从而保证高的横向和纵向分辨率，另一方面，又最大限度地使由试样中发射的荧光能量被探测器接收。为了更进一步提高系统分辨率，许多研究者对共焦显微镜中探测孔径进行了改进，例如使用单模光纤代替普通针孔孔径，还有双D型孔径等。① 使用单模光纤的光纤共焦显微镜在光纤共焦显微镜中用光纤分路器代替传统共焦显微镜中的光束分路器，并以单模光纤来代替光源和探测器的微米尺寸针孔孔径。使用单模光纤的优点在于：首先，在采用寻常针孔制作的共焦显微镜中，光源、针孔、探测器等有可能不在一条直线上从而会引起像差；但是在光纤作为针孔的共焦显微镜中，即使有的部件偏离直线时也不会引入像差。其次，使用单模光纤代替微型针孔，容易清除针孔的污染，而且不易受污染。第三，在使用光纤的系统中，可以自由移动显微镜部分而不必挪动探测器。2006年德克萨斯大学使用光纤共焦显微镜进行口腔病变检测，测得的系统横向和轴向分辨率分别为2. 1µm和10µm，成像速度为15帧／s，可观测范围为200µm×200µm。② 具有D型孔径的共焦显微镜近几年，具有对称D型光瞳的共焦显微成像技术引起广泛的关注，图1所示是该系统示意图。2006年美国东北大学的Peter J．Dwyer等人使用这种共焦显微镜进行了人体皮肤内部成像的实验，测得横向分辨率为1.7士0.1µm。2009年新加坡国立大学的Wei Gong等人采用傍轴近似方法理论分析了在共焦显微镜中使用双D型孔径对轴向分辨率的影响。分析表明在图1中的d值给定时，进入瞳孔的光信号强度l会随着探测器尺寸的增加而增加；但是在探测器尺寸给定时，光信号强度I会随着d的增加而单调递减。在使用有限大小的探测器时，改变d的大小，轴向分辨率可以得到改善。 http://www.biomart.cn//upload/userfiles/image/2011/11/1321512815.png 图1 双D型孔径共焦成像系统示意图在共焦成像光学系统中，到达像面的杂散光会在像面上产生附加的强度分布，从而进一步降低了像面的对比度，限制了系统分辨率的提高，因此在显微系统设计时，杂散光的影响也是不容忽视的。一般除了使用探测小孔来抑制杂散光，其他的一些设备例如可变瞳滤波器等对杂散光也有很好的过滤作用。最近以色列魏茨曼科学研究所的O.sipSchwartz and Dan Oron等人提出在系统中使用可变瞳滤波器，这个滤波器能够使多光子荧光共焦显微镜达到分辨率阿贝极限的非线性模拟，从而改善系统的分辨率。三、共焦扫描显微成像速度的提高共焦显微镜快速的成像速度为研究者观察生物细胞中快速动态反应提供了良好的条件。在共焦扫描显微成像系统中，传统的方法是通过改善扫描探测技术来提高成像速度。现有的扫描探测技术主要有Nipkow转盘法、狭缝共焦检测法、多光束的微光学器件检测法。这些方法可以改善扫描速度，但是与系统分辨率，视场之间都存在矛盾，因此又诞生了两种提高成像速度的新型显微镜：波分复用共焦显微镜和频分复用共焦显微镜。

[font=&][size=14px]质谱成像（Imaging Mass Spectrometry, IMS）这种最新原位分析技术主要是利用质谱直接扫描生物样品，分析分子在细胞或组织中的“结构、空间与时间分布”信息。其基本流程（以质谱分析生物组织标记物为例）见下: [color=#333333] [/color][/size][/font][img]https://file.jgvogel.cn/134/upload/resources/image/406626.jpeg?x-oss-process=image/resize,w_700,h_700[/img][font=&][size=14px]简单而言，质谱成像技术就是借助于质谱的方法，再配套上专门的质谱成像软件控制下，使用一台通过测定质荷比来分析生物分子的标准分子量的质谱仪来完成的。但是随着这项技术的不断发展，也陆续出现了许多针对各种问题的新技术。[/size][/font][font=&][size=14px]最早的质谱成像技术是基质辅助激光解吸电离（MALDI，matrix assisted laser desorption ionization）质谱分子成像技术，由范德堡大学（Vanderbilt University）的Richard Caprioli等在1997年提出，他们通过将MALDI质谱离子扫描技术与专业图像处理软件结合，直接分析生物组织切片，产生任意指定质荷比（m/z）化合物的二维离子密度图，对组织中化合物的组成、相对丰度及分布情况进行高通量、全面、快速的分析，可通过所获得的潜在的生物标志物的空间分布以及目标组织中候选药物的分布信息，来进行生物标志物的发现和化合物的监控。[/size][/font][font=&][size=14px]正如数字图像包括三个通道：红，绿，蓝一样（单个亮度定义了每个像素的颜色），质谱成像也包含了数以千计的通道，每一个对应于一个特殊的光谱峰值，“你可以通过质谱方法从这些像素中获得任何信号，然后调整图像中所需分子像素的相对亮度，最后，得到一张分子特异性的成像图。”[/size][/font][font=&][size=14px]这种方法可用于小分子代谢物，药物化合物，脂质和蛋白，而且,质谱成像能相对快速的利用许多分子通道，完全无需特殊抗体,下面列出五种先进的质谱成像方法。[/size][/font][font=&][size=14px]1、MALDI质谱分子成像技术[/size][/font][font=&][size=14px]在对组织或生物体进行成像，分析小分子构成的时候，有一个“拦路虎”总是阻碍实验的进程，那就是多肽，这些多肽体积十分大，要想对它们进行分子成像几乎是不可能的，比如，想要研究肿瘤边缘的分子微环境，如果直接成像是不可能获得清晰图像的。[/size][/font][font=&][size=14px]来自范德堡大学的质谱方法专家Richard Caprioli博士因此发明了基质辅助激光解吸电离（MALDI）质谱分子成像技术，这项技术不局限于特异的一种或者几种蛋白质分子，它可在组织切片中找到每一种蛋白质分子，并提供这些蛋白质分子在组织中的空间分布的精确信息，而事先无需知道所检测蛋白的信息。同时，可对这些蛋白质分子含量进行相对定量。[/size][/font][font=&][size=14px]MALDI质谱分子成像是在专门的质谱成像软件控制下，使用一台通过测定质荷比来分析生物分子的标准分子量的质谱仪来完成的。被用来研究的组织首先经过冰冻切片来获得极薄的组织片，接着用基质封闭组织切片并将切片置入质谱仪的靶上。通过计算机屏幕观察样品，利用MALDI系统的质谱成像软件，选择拟成像部分，首先定义图像的尺寸，根据尺寸大小将图像均分为若干点组成的二维点阵，来确定激光点轰击的间距。激光束通过这个光栅图案照射到靶盘上的组织切片，软件控制开始采集质谱数据，在质谱仪中，激光束对组织切片进行连续的扫描，组织样品在激光束的激发下释放出的分子被质谱仪所鉴定从而获得样品上每个点的质荷比（m/z）信息，然后将各个点的分子量信息转化为照片上的像素点。在每个点上，所有质谱数据经平均化处理获得一幅代表该区域内化合物分布情况的完整质谱图。仪器逐步采集组织切片的质谱数据，最后得到具有空间信息的整套组织切片的质谱数据。这样就可以完成对组织样品的“分子成像”。设定m/z的范围，即可确定该组织区域所含生物分子的种类，并选定峰高或者峰面积来代表生物分子的相对丰度。图像中的彩色斑点代表化合物的定位，每个斑点颜色的深浅与激光在每一个点或像素上检测到的信号大小相关。[/size][/font][font=&][size=14px]通过增加单位面积上轰击的激光点数量和像素，研究人员可以获得更多的样品信息，例如，采用4000像素比200像素能够得到更好的样品图像。质谱分子成像技术是一种半定量或相对定量技术，图像上颜色深的部分表明有更多的生物分子聚集在组织的这个部分，然而，不可能据此确定生物分子在组织的不同部位的实际绝对含量。选择组织图像上的任意一个斑点，图像都能够给出一个质谱谱图或者离子谱图，代表在组织的该部位存在这种生物分子，然后,与做指纹图谱类似，像做指纹图谱那样，将样品的离子谱图与已知标准品进行对照，分析差异，从而进行生物标志物的发现和药物作用的监控。[/size][/font][font=&][size=14px]2、电喷雾电离技术[/size][/font][font=&][size=14px]一般质谱成像方法由于体积庞大，重量重，需要冗长的样品准备阶段，因此，并不适用于即时成像（bed side applications），比如，要帮助外科医生进行实时的肿瘤边界成像监控，那么就要寻找新的方法了。[/size][/font][font=&][size=14px]一种称为电喷雾电离技术（desorption electrospray ionization，DESI）的MS成像技术解决了这个问题。DESI技术于2004年首次提出，由于这一方法具有样品无需前处理就可以在常压条件下，从各种载物表面直接分析固相或凝固相样品等优势而得到了迅速的发展。[/size][/font][font=&][size=14px]这种方法的原理是带电液滴蒸发，液滴变小，液滴表面相斥的静电荷密度增大。当液滴蒸发到某一程度，液滴表面的库仑斥力使液滴爆炸。产生的小带电液滴继续此过程。随着液滴的水分子逐渐蒸发，就可获得自由徘徊的质子化和去质子化的蛋白分子DESI与另外一种离子源：SIMS（二次离子质谱）有些相似，只是前者能在大气压下游离化，发明这项技术的普渡大学Cooks博士认为DESI方法其实就是一种抽取方法，即利用快速带电可溶微粒（比如，水或者乙腈acetonitrile）进行离子化，然后冲击样品，获得分析物的方法。[/size][/font][font=&][size=14px]DESI系列产品最大的优势就在于无需样品处理，一般质谱和高效[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相色谱[/color][/url]分析，样品必须经过特殊的分离流程才能够进行分析检测，使得一次样品检测常常需要约一个小时,而DESI系列产品可将固体样品直接送入质谱,溶液被喷射到检测表面,促使样品离子均匀分布。采用这一手段的质谱分离过程，只需3分钟左右即可完成。[/size][/font][font=&][size=14px]3、APIR MALDI/LAESI技术[/size][/font][font=&][size=14px]了解细胞的内部成分是理解健康细胞不同于病变细胞的关键，但是，直到目前为止，唯一的方法是观察单个细胞的内部，然后将其从动物或植物中移除，或者改变细胞的生存环境。但是这么做的话，会使细胞发生变化。科学家还不是很清楚一个细胞在病变时与健康细胞的差别，或者当它们从一个环境移到另一个环境中产生的变化。[/size][/font][font=&][size=14px]来自华盛顿大学Akos Vertes教授希望能从另外一个方面来进行活细胞分析，在他的一项关于活叶样品中初级和次级代谢产物分布的研究中，研究人员发现叶片中积累基质很厚，常导致光谱末端低分子量部分模糊，而且基质辅助激光解析电离（MALDI）质谱分析需要在真空中进行，但是，活体样本在真空中无法存活。[/size][/font][font=&][size=14px]实际上，MALDI质谱分析的原理是将分析物分散在基质分子中并形成晶体，当用激光照射晶体时，由于，基质分子经辐射所吸收的能量，导致能量蓄积并迅速产热，从而使基质晶体升华，致使基质和分析物膨胀并进入[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp][color=#3333ff]气相[/color][/url]。而生物样品也可以直接吸收能量的，比如，2.94mm波长的光能激活水中氢氧键。[/size][/font][font=&][size=14px]因此，Vertes等人想到复合两种技术来解决这一问题。首先他们利用大气压红外线（an atmosphericpressure infrared，APIR）MALDI激光直接激活组织中的水分，使样品气化，就像是组织表面发生了细胞大小的核爆炸，从而获得了离子化微粒，进入质谱中进行分析。但是并不是所有的气化微粒都带电，大部分其实是不带电的，会被APIR MALDI遗漏。[/size][/font][font=&][size=14px]为了捕捉这些中性粒子，Vertes等人采用了第二种方法：[/size][/font][font=&][size=14px]LAESI(laser ablation electrospray ionization，激光烧蚀电喷雾电离)，这种方法能捕捉大量带电微滴的微粒，然后重新电离化。通过对整个样品进行处理，复合这两种方法，就能覆盖更多的分子，分析质量更高。[/size][/font][font=&][size=14px]与一般质谱成像过程不同，Verte的方法还在成像中增加了高度，从而实现了3D代谢物成像。这项技术的分辨率是直径10mm，高度30mm，这与生物天然的立体像素相吻合，这样科学家们就可以获得天然构像。[/size][/font][font=&][size=14px]4、二次离子质谱技术[/size][/font][font=&][size=14px]质谱成像技术能将基质辅助激光解吸电离质谱的离子扫描与图像重建技术结合，直接分析生物组织切片，产生任意质荷比(m/z)化合物的二维或三维分布图。其中三维成像图是由获得的质谱数据，通过质谱数据分析处理软件自动标峰，并生成该切片的全部峰值列表文件，然后成像软件读取峰值列表文件，给出每个质荷比在全部质谱图中的命中次数，再根据峰值列表文件对应的点阵坐标绘出该峰的分布图。[/size][/font][font=&][size=14px]但是，一般的质谱成像技术不能对一些携带大分子碎片的化学成分进行成像，来自宾夕法尼亚州州立大学的NicholasWinograd教授改进了一种称为二次离子质谱（SIMS，secondary ion mass spectrometry）的方法，可以对样品进行完整扫描，三维成像。[/size][/font][font=&][size=14px]SIMS早在用于生物学研究之前就已经应用广泛了，比如，分析集成电路（integratedcircuits）中的化学成分，这种质谱技术是表面分析的有利工具，能检测出微小区域内的微量成分，具有能进行杂质深度剖析和各种元素在微区范围内同位素丰度比的测量能力。[/size][/font][font=&][size=14px]这种技术具有几个优点：[/size][/font][font=&][size=14px]速度快（－10,000 spectra per second），亚细胞构造分辨率（－100nm），以及不需要基质。但是另外一方面，不同于MALDI方法，SIMS方面不是一种“软”技术，这种方法只能对小分子成像，因此常常需要进行粉碎。[/size][/font][font=&][size=14px]Winograd教授改进了这一方法，他利用了一种新型SIMS光束（carbon-60磁性球），这种新光束比传统的SIMS光束对物体的化学损伤更小。C60同时撞击样品表面，类似于“一阵爆炸”，这样重复的轰击使得研究人员能深入样品，进行三维分子成像，Winograd教授称这个过程是“分子深度成像”（molecular depth profiling）。[/size][/font][font=&][size=14px]C60的能量与其它的离子束相当，却不到达样品表面以下，这样样品可以连续地被逐层剥离，研究人员就可以得到纵面图形，最终获得三维的分子影像。Winograd教授等人用含有肽的糖溶液将硅的薄片包裹起来并进行SIMS实验，随着薄膜逐渐被C60剥蚀，可以获得糖和肽的稳态信号。最终，薄膜完全剥离后就可以获得硅的信号。如果用其它的射线或原子离子代替C60，粒子束会快速穿过肽膜而无法提供有关生物分子的信息。因此，这种方法具有良好的空间分辨率，能够获得巨噬细胞和星型细胞的细胞特征和分析物的分布情况。[/size][/font][font=&][size=14px]这里还要说到一点，SIMS和上一技术（APIR MALDI/LAESI技术）都可以对三维成像，但两者也有差别，SIMS方法中，采用高能离子轰击样品，逐出分析物离子（二级离子），离子再进入质量分析器。MALDI方法则用激光辐射样品使之离子化，另外SIMS探针可以探测到100nm的深度，能提供纳米级的分辨率，而MALDI可以探测更深，但空间分辨率较低。[/size][/font][font=&][size=14px]5、纳米结构启动质谱技术[/size][/font][font=&][size=14px]质谱在检测生物分子方面有很大潜力，但现有方法仍存在一些缺陷，灵敏度不够高和需要基质分子促使分析对象发生离子化就是其中之二。比如说，需要溶解或者固定在基质上的方法检测代谢物，较易错判，因为这些代谢物与那些基质常常看上去都一样。另外基于固定物基质的系统也不允许研究人员精确的判断出样品中某一分子到底来自于哪儿。[/size][/font][font=&][size=14px]来自斯克利普斯研究院的Gary Siuzdak博士发明了一种称为纳米结构启动质谱（nanostructure-initiator mass spectrometry，NIMS）的新技术，这种技术能以极高的灵敏度分析非常小的区域，从而允许对肽阵列、血液、尿和单个细胞进行分析，而且还能用于组织成像。 [/size][/font][font=&][size=14px]NIMS利用了一种特制的表面，这种多孔硅表面上聚集了一种含氟聚合物，这些分子在受到激光或离子束照射时会猛烈爆发，这种爆发释放出离子化的分析物分子，它们被吸收到表面上，使其能够被检测到。这种方法利用激光或离子束来从纳米尺度的小囊中气化材料，从而克服了一般质谱方法缺少所需的灵敏度和需要基质分子促使分析对象发生离子化的缺陷。 [/size][/font][font=&][size=14px]通过这种方法可以分析很多类型的小分子，比如，脂质，糖类，以及类固醇，虽然每一种分析材料需要的含氟聚合物有少许差别，但是这是一种一步法的方法，比MALDI简单多了——后者需要固定组织，并添加基质。 [/size][/font][font=&][size=14px]由于，含氟聚合物不能很好的离子化，因此，会发生轻微的光谱干扰，而且由于离子化过程是“软性”的——就像MALDI，所以NIMS产生的生物分子是整块离子化，而不是片段离子化。不过这种技术对于完整蛋白的检测灵敏度没有MALDI高[/size][/font]

[align=left][font=宋体][color=#374151]摘要：光学显微成像技术在神经科学研究中发挥着不可或缺的作用。文章将深入探讨两种主要的光学显微成像技术，即荧光显微镜和多光子显微镜，在神经科学领域的应用案例。我们首先介绍了这些技术的基本原理和发展历程，然后详细描述了它们在神经细胞成像、突触可塑性研究和脑功能成像中的应用。通过这些案例，我们展示了光学显微成像技术在神经科学研究中的重要性，以及它们对我们深入理解神经系统的贡献。[/color][/font][/align][font=宋体][color=#374151]关键词：神经科学、荧光显微镜、多光子显微镜、神经细胞成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]光学显微成像技术自17世纪以来一直在科学研究中扮演着重要的角色。随着技术的不断发展，光学显微镜已经成为许多科学领域的核心工具之一，尤其在生命科学和神经科学领域。文章将深入探讨光学显微成像技术在神经科学研究中的应用案例，重点介绍荧光显微镜和多光子显微镜这两种主要技术的原理和应用。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]一、光学显微成像技术应用[/color][/font][font=宋体][color=#374151]1.荧光显微镜的应用[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜是一种广泛应用于神经科学研究的工具，它使用荧光染料或标记物来可视化和研究神经系统的结构和功能。以下是荧光显微镜在神经科学研究中的应用案例，包括神经细胞成像、突触可塑性研究、脑疾病研究等方面。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（1）神经细胞成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在观察和研究神经细胞的结构和功能方面发挥了关键作用。通过使用荧光标记的抗体或分子探针，研究人员可以可视化神经元的不同结构，包括轴突、树突、细胞核等。这有助于研究神经细胞的形态特征以及它们在不同生理条件下的变化。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（2）突触可塑性研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在突触可塑性研究中也具有重要应用。突触可塑性是指突触的结构和功能如何受到刺激和学习的影响。通过标记突触相关的蛋白质或分子，研究人员可以实时观察突触的变化，如突触增强或突触抑制，以深入理解学习和记忆的神经机制。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（3）脑功能成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在脑功能成像方面也具有潜力。通过将钙指示剂或光遗传学标记物引入神经元，研究人员可以实时监测神经元的活动。这种技术使我们能够理解大脑不同区域的活动模式，以及不同刺激下神经元的响应。这对于研究认知过程、行为和神经疾病有着重要意义。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（4）神经干细胞研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜也被广泛用于研究神经干细胞。通过标记和追踪神经干细胞的命运和分化过程，研究人员可以理解神经系统的发育和再生机制。这对于神经系统修复和治疗神经系统疾病具有潜在应用。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（5）荧光标记的蛋白表达[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜也可用于研究不同蛋白质在神经系统中的表达和定位。通过使用荧光标记的蛋白表达技术，研究人员可以观察不同蛋白质的分布和相互作用，从而深入理解神经系统中的信号传导和调控。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（6）脑疾病研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在研究脑疾病方面也发挥着关键作用。研究人员可以使用荧光显微镜来研究神经系统疾病的病理机制，如帕金森病、阿尔茨海默病和精神分裂症。这有助于发现潜在的治疗方法和药物筛选。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在神经科学研究中的应用是多方面的，涵盖了神经细胞成像、突触可塑性研究、脑功能成像、神经干细胞研究、蛋白质表达和脑疾病研究等多个领域。这一技术为神经科学家提供了非常强大的工具，帮助他们深入理解神经系统的结构和功能，以及与神经相关的疾病的机制。未来，随着技术的不断发展，荧光显微镜将继续在神经科学领域中发挥关键作用，为我们揭示神经系统的奥秘提供更多的洞察力。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]2.多光子显微镜的应用[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜（Multi-Photon Microscopy）是一种先进的成像技术，它利用非线性光学效应，如多光子吸收，为神经科学家提供了强大的工具，用于研究神经系统的结构和功能。相比传统的荧光显微镜，多光子显微镜具有许多显著的优势，包括更深的成像深度、较少的光损伤、更少的荧光标记物和更高的空间分辨率。以下是多光子显微镜在神经科学研究中的应用领域：[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（1）脑功能成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]脑功能成像是多光子显微镜的一个主要应用领域。这种技术允许研究人员实时观察活体动物的脑活动，包括神经元的兴奋与抑制、突触传递和脑区之间的相互作用。多光子显微镜能够提供高分辨率的三维图像，而无需使用荧光标记物。这对于研究大脑的基本功能、学习和记忆等过程至关重要。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（2）钙离子成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]钙离子在神经元内起着关键的信号传导作用。多光子显微镜可以用于监测神经元内的钙离子浓度变化，这对于理解神经元的兴奋性和突触传递至关重要。通过使用荧光钙染料，研究人员可以实时观察神经元内钙离子浓度的动态变化，以及不同神经元之间的协同作用。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（3）神经元形态学研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜在研究神经元的形态学和结构上也具有独特的优势。它可以提供高分辨率的三维成像，允许研究人员详细观察神经元的分支结构、突触连接和细胞器的分布。这对于理解神经元的连接方式、发展和退行性疾病的机制至关重要。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（4）活体动物模型研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜也在活体动物模型研究中发挥着关键作用。研究人员可以使用这种技术观察小鼠、果蝇等模型动物的脑活动，从而研究不同物种的神经系统功能和行为。这对于神经药理学、疾病建模和药物筛选具有重要意义。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（5）细胞内成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜也可用于单个神经元或突触的细胞内成像。这允许研究人员观察细胞内的亚细胞结构、蛋白质运输和突触形成等过程。这对于研究神经元的分子机制和突触可塑性非常有帮助。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜的应用领域不仅局限于神经科学，还扩展到其他生命科学领域，如细胞生物学、免疫学和生物医学研究。其高分辨率和深层成像能力使其成为许多领域中不可或缺的工具。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]尽管多光子显微镜在神经科学研究中具有巨大的潜力，但它也面临着一些挑战。其中之一是成像速度，尤其在观察大脑活动时，需要高速成像以捕捉快速的神经事件。另一个挑战是数据处理和分析，因为高分辨率、三维和四维成像产生了大量的数据，需要强大的计算资源和分析工具。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]未来，我们可以期待多光子显微镜技术的不断改进和发展，以应对这些挑战。新的激光技术、荧光标记物和成像算法将继续推动这一领域的进展，为我们深入理解神经系统的复杂性提供更多的洞察力。多光子显微镜将继续在神经科学领域中发挥关键作用，有望帮助我们解决一些最具挑战性的神经科学问题。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]二、光学显微成像技术在神经科学研究中的应用存在问题[/color][/font][font=宋体][color=#374151]光学显微成像技术在神经科学研究中的应用虽然具有众多优势，但也存在一些问题和挑战，这些问题需要科研人员不断努力来解决。以下是一些存在问题：[/color][/font][font=宋体][color=#374151]1.有限的成像深度[/color][/font][font=宋体][color=#374151]传统的光学显微成像技术受到光的折射和吸收的限制，导致成像深度受到限制。这在研究深层脑区时成为问题，因为光无法有效透过多层组织，导致深层神经元无法清晰成像。多光子显微镜已经在这一方面取得了进展，但仍然存在深度限制。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]2.光损伤和毒性[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光标记物和强光源在成像过程中可能对生物样本产生光损伤和毒性作用。这对于活体成像和长时间观察是一个挑战，因为它可能导致样本的退化和死亡。科研人员需要努力寻找更温和的成像方法和标记物，以减轻这些问题。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]3.数据量庞大[/color][/font][font=宋体][color=#374151]高分辨率和多维成像技术产生大量的数据，需要强大的计算资源和复杂的数据分析工具。处理和管理这些数据可能是一个挑战，尤其是在长期实验和大规模成像项目中。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]4.标记物的选择[/color][/font][font=宋体][color=#374151]合适的荧光标记物对于获得高质量的成像数据至关重要。然而，选择适当的标记物可能会受到限制，因为一些标记物可能会干扰样本的正常生理活动，或者不适合特定的实验条件。因此，需要不断开发新的标记物和成像方法。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]5.解析度限制[/color][/font][font=宋体][color=#374151]光学显微成像的分辨率受到光的波长限制，通常受到绕射极限的限制。虽然一些超分辨率成像技术已经出现，但它们仍然无法突破光学分辨率极限。这可能会限制对神经系统微观结构的精确观察。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]6.活体成像的挑战[/color][/font][font=宋体][color=#374151]对于活体成像，尤其是在大脑中，样本的运动和呼吸等因素可能导致成像失真。稳定和精确定位样本是一个技术挑战。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]尽管存在这些问题，光学显微成像技术仍然是神经科学研究的不可或缺的工具，因为它们提供了独特的实时、高分辨率和非侵入性的成像能力。科研人员不断努力解决这些问题，通过技术创新和改进，光学显微成像技术有望继续为神经科学领域的研究提供更多洞察力。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]三、下一步研究方向[/color][/font][font=宋体][color=#374151]基于上述问题，光学显微成像技术在神经科学研究中的应用仍然需要不断改进和发展。下面是可能的下一步研究方向，以解决这些问题：[/color][/font][font=宋体][color=#374151]1.改进成像深度[/color][/font][font=宋体][color=#374151]研究人员可以探索新的成像方法，如双光子显微镜和光学波前调制成像，以增加成像深度。此外，开发新的光学透明样本制备技术，如透明大脑样本技术，可以帮助克服深度限制问题。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]2.减少光损伤和毒性[/color][/font][font=宋体][color=#374151]研究人员可以寻找更温和的成像条件，减少光损伤和荧光标记物的毒性。此外，使用先进的成像系统，如自适应光学成像，可以减小激光功率，同时保持高分辨率。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]3.数据管理和分析工具[/color][/font][font=宋体][color=#374151]开发更强大的数据管理和分析工具，以处理庞大的成像数据。机器学习和深度学习方法可以帮助提高数据分析的效率，并自动检测和量化细胞和结构。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]4.标记物的改进：寻找更多、更具选择性的标记物，以减少对样本的干扰。这可以包括荧光标记物的改进、发展新的基因表达标记和探测技术。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]5.突破分辨率极限[/color][/font][font=宋体][color=#374151]进一步发展超分辨率成像技术，以突破传统光学分辨率极限，获得更高的细节分辨率。例如，结构光显微镜和单分子成像技术可以帮助提高分辨率。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]6.活体成像技术改进：研究人员可以探索新的样本固定和稳定技术，以减小样本运动对成像的影响。另外，开发新的活体成像方法，如头部悬置成像和小型显微成像技术，可以帮助在动态活体条件下进行成像。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]7.多模态成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]结合不同的成像技术，如光学显微镜与电生理记录、光学显微镜与功能磁共振成像（fMRI）等，以获得更全面的神经科学数据。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]8.多尺度成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]开发多尺度成像方法，能够在微观和宏观水平上同时观察神经系统的活动，从神经元到整个脑区。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]这些研究方向代表了改进和扩展光学显微成像技术在神经科学研究中的应用的可能途径。通过不断的技术创新和跨学科合作，神经科学家和工程师有望克服这些问题，提高光学显微成像技术的效能和应用广度，以更深入地理解神经系统的复杂性。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]四、结论[/color][/font][font=宋体][color=#374151]光学显微成像技术在神经科学研究中的应用案例清楚地表明，这些技术在揭示神经系统的复杂性和功能中起到了关键作用。然而，这仅仅是一个开始，未来仍有许多挑战和机遇等待我们探索。例如，新的成像技术和荧光标记方法的不断发展将进一步扩展我们的研究领域。此外，将光学显微成像技术与其他分子生物学和生物化学技术相结合，可以更全面地理解神经系统的功能。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]在未来，我们可以期待更高分辨率、更深层次的成像以及更多三维和四维成像的发展。这将有助于解决神经科学中的一些最具挑战性的问题，如神经网络的复杂性和神经退行性疾病的机制。光学显微成像技术将继续为神经科学研究提供有力的工具，推动我们对大脑和神经系统的理解不断深入。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]参考文献：[/color][/font][font=宋体][color=#374151][1]高宇婷,潘安,姚保利等.二维高通量光学显微成像技术研究进展[J].液晶与显示,2023,38(06):691-711.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][2]王义强,林方睿,胡睿等.大视场光学显微成像技术[J].中国光学(中英文),2022,15(06):1194-1210.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][3]章辰,高玉峰,叶世蔚等.自适应光学在双光子显微成像技术中的应用[J].中国激光,2023,50(03):37-54.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][4]曹怡涛,王雪,路鑫超等.无标记光学显微成像技术及其在生物医学的应用[J].激光与光电子学进展,2022,59(06):197-212.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][5]关苑君,马显才.光学显微成像技术在液-[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]分离研究中的应用[J].中山大学学报(医学科学版),2022,43(03):504-510.DOI:10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.Univ (med.sci).2022.0319.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][6]陈廷爱,陈龙超,李慧等.结构光照明超分辨光学显微成像技术与展望[J].中国光学,2018,11(03):307-328.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][7]安莎. 轴平面光学显微成像技术及其应用研究[D].中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所),2021.DOI:10.27605/d.cnki.gkxgs.2021.000055.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][8]杜艳丽,马凤英,弓巧侠等.基于空间光调制器的光学显微成像技术[J].激光与光电子学进展,2014,51(02):13-22.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][9]莫驰,陈诗源,翟慕岳等.脑神经活动光学显微成像技术[J].科学通报,2018,63(36):3945-3960.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][10]张财华,赵志伟,陈良怡等.自适应光学在生物荧光显微成像技术中的应用[J].中国科学:物理学 力学 天文学,2017,47(08):26-39.[/color][/font]

光学分子成像技术由于其具有灵敏度高，响应速度快，操作方便且能实时直观等优异性能引起广泛关注。穿透性荧光三维成像技术（FLIT）凭借其特有的底部透射荧光成像模式能够精确获取体内荧光标记靶点的深度、体积、细胞

光学技术作为一种无损的检验方法，在物证的发现、记录、提取、检验、鉴定和保全等各个方面都发挥着重要的作用。刑事影像技术方向的主要任务是利用先进的光学技术获取与物证相关的影像资料，通过区分物质的方法得到物证的清晰影像以及深入挖掘能够揭示案件事实真相的物证信息。http://www.zolix.com.cn/filespath/images/20150812153905.jpg 光谱成像技术能够根据不同物质光谱特征准确记录其空间分布状态，为物证鉴定光学检验提供了将形态检验和成分检验相结合的机会。 目前公安部物证鉴定中心有关光谱成像技术的研究已获得5项国家级科研项目资助，1项部级科研项目资助。已经在“十一五"和“十二五"国家科技支撑计划实施阶段，成功实现了科研衔接和可持续性研究态势。基于以上成果及未来的发展趋势，公安部物证鉴定中心与中国工程物理研究院以及卓立汉光旗下的四川双利合谱科技有限公司联合成立多光谱成像侦查技术联合实验室，将进一步促进和推广多光谱成像技术在刑侦领域的应用。基于联合实验室的平台，将逐步的建立光谱成像测试标准以及物证光谱数据库及数据分析网络服务器。http://www.zolix.com.cn/filespath/images/20150812153808.jpg 适用范围： 通过研究证明，光谱成像技术能够应用于痕迹检验、文件检验、微量物证检验、生物物证发现等物证鉴定领域多个专业的工作中。正是由于光谱成像技术适用性强的特点，体现出这项技术深入研究的价值和推广普及的潜力。http://www.zolix.com.cn/filespath/images/20150812153829.jpg 目前，国内技术人员，应用不同波段范围、不同工作原理的光谱成像技术，针对不同检验对象，进行了大量实验研究，均已取得一定的研究进展，具体研究情况整理如下http://www.zolix.com.cn/filespath/images/20150812153847.jpg

近日，西安光机所新型干涉光谱成像技术研究取得重大进展，以光谱室胡炳樑研究员为首的研究团队在国内率先将离轴三反光学系统应用于短波红外干涉光谱成像系统中，并成功研制了基于M-Z像面干涉光谱成像的离轴三反桌面样机系统。　　面向宽覆盖、高分辨率、高光谱分辨率的要求，离轴三反加M-Z像面干涉光谱成像技术可以有效解决大视场光学系统和大尺寸干涉仪的技术瓶颈。M-Z干涉仪放置在系统会聚光路中，在减小系统体积和重量的同时，能量利用率可以达到成像仪的极限;离轴三反光学系统则能够同时实现长焦距与大视场，并且没有中心遮拦，传递函数高。但在基于M-Z像面干涉的光谱成像系统中，离轴全反射系统难以补偿会聚光路中M-Z干涉仪棱镜元件所引入的像差，为此，科研人员将校正补偿系统应用到离轴三反系统中，设计并成功研制了一种新型离轴三反成像光学系统，并针对离轴三反系统装调自由度多，结构非对称性以及离轴系统离轴量需要精确测量调整等问题，解决了离轴非球面微应力装夹、多自由度调整结构形式、离轴三反系统高精度装调等多项技术难点，为高分辨率、高光谱分辨率光谱成像技术奠定了坚实基础，并完成了必要的技术储备，使我所先进光谱成像技术达到了国内领先水平。

科技日报 2012年04月25日 星期三 本报讯 实时3D微观组织成像技术的出现不啻为癌症诊断、微创手术和眼科等医疗领域的一场革命。据物理学家组织网4月23日报道，美国伊利诺伊大学的研究人员开发出用计算自适应光学系统校正光学层析成像的畸变技术，给未来医疗的“高清”成像带来前景。相关技术成果刊登在最新一期美国《国家科学院学报》在线版上。 美国贝克曼研究所高级科学和技术博士后研究员史蒂芬说：“该技术能够超越现在的光学系统，最终获得最佳品质的图像和三维数据。这将是非常有用的实时成像技术。” 畸变如散光或扭曲困扰着高分辨率成像。其会使对象细点的地方看上去如斑点或条纹。分辨率越高，问题会变得更糟糕。这是在组织成像中特别棘手的问题，而精度对于正确诊断至关重要。 自适应光学可以校正成像的畸变，被广泛应用于天文学来校正当星光过滤器通过大气层的变形。医学科学家已经开始将这种自适应光学系统的硬件应用于显微镜，希望能改善细胞和组织成像。 但伊利诺伊大学生物工程内科医学的电子和计算机工程教授斯蒂芬指出，这同样富有挑战，将其应用于组织、细胞成像，而不是通过大气对星星成像，存在很多光学上的问题。基于硬件的自适应光学系统复杂而昂贵，调整繁琐，故不太适用于医疗扫描。 由此，该团队采用计算机软件来发现并纠正图像畸变，替代硬件的自适应光学，称为计算自适应光学技术。研究人员用此技术演示了大鼠肺组织含有微观粒子凝胶的幻影。用光学成像设备干涉显微镜的两束光扫描组织样本，计算机收集所有数据后，纠正所有的深度图像，使模糊的条纹变成尖锐的点而特征显现，用户可用鼠标点击改变参数。研究人员说：“我们能够纠正整个研究体积的畸变，在其任何地方呈现高清晰度图像。由此，现在可以看到以前不是很清楚的所有组织结构。” 该技术可以应用于许多医院和诊所的台式电脑，可对任何类型进行干涉成像，如光学相干断层扫描。（华凌）

[b][url=http://www.f-lab.cn/cell-analyzers/ctc-enumeration.html]CTC细胞计数成像系统[/url][/b]集细胞荧光成像和罕见细胞计数功能于一体,自动聚焦成像，能够探测超级罕见细胞,包括[color=#333333]循环肿瘤[/color]细胞(Circulating Tumor Cells, CTCs),CTCs细胞。CTC细胞计数成像系统采用Nikon Ti-2倒置荧光显微镜,配备自动扫描显微镜载物台,自动聚焦器件,高灵敏度荧光CCD相机和LED激发光源组建而成。[img=CTC细胞计数成像系统]http://www.f-lab.cn/Upload/CTCs-enumeration.JPG[/img][img=CTC细胞计数成像系统]http://www.f-lab.cn/Upload/CTC-enumeration.JPG[/img]CTC细胞计数成像系统：[url]http://www.f-lab.cn/cell-analyzers/ctc-enumeration.html[/url][b][/b]

近日，marketsandmarkets发布了一份新的市场报告，题为“2013-2018年光学成像技术市场报告--光学相干断层扫描、光声层析成像、超光谱图像和近红外光谱技术在临床诊断、临床研究和生命科学领域的技术发展趋势和市场前景分析”。该报告预测到，2012年光学成像技术的市场大约是9.16亿美元，到2018年预计可达到19亿美元，并且从2013年到2018年期间的市场年均复合增长率可达11.38%。同时，该报告还指出美国是主要的光学成像设备市场，其次是欧洲。未来，像亚太和中东这些新兴经济体将是这个市场的驱动力。http://www.instrument.com.cn/news/20130305/092849.shtml

几十年来，传统切片染色技术一直是组织学研究的标准程序，然而要理解健康和疾病的生物机制，就需要对整个器官、系统甚至是生物体进行全面探索。组织透明化及三维光片成像技术及弥补了核磁、超声等宏观成像分辨率不足

[align=left][b][font=宋体][size=14pt][color=#1d2026]光谱成像技术工程师（北京、西安、青岛）[/color][/size][/font][/b][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]岗位职责：[/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]1[/color][/size][/font][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]、负责高光谱、红外热成像等仪器安装调试、培训维护、技术支持及市场推介宣传。[/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]2[/color][/size][/font][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]、负责高光谱应用平台的搭建、测试及应用实验研究；[/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]3[/color][/size][/font][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]、负责建立、积累高光谱应用数据库； [/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]4[/color][/size][/font][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]、负责相关设计文档、产品资料、应用案例撰写和归档，实验报告、文献整理等；[/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]5[/color][/size][/font][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]、积极跟进行业发展动态，参加学术会议技术报告（或论文发表）、产品培训班、讲座、合作研究等推广宣传；[/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]任职资格要求：[/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]1.[/color][/size][/font][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]、要求本科以上学历，机器视觉/机器学习、光电工程、光谱成像技术 、光学、光学工程等相关专业背景；[/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]2[/color][/size][/font][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]、对光谱成像技术特别是高光谱成像技术及红外热成像技术等有一定的实践经验或工作经历； [/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]3[/color][/size][/font][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]、或对高光谱成像应用有较高的技术水平和实践经验； [/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]4[/color][/size][/font][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]、了解常见的光学元器件性能，有一定的光学组装经验； [/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]5[/color][/size][/font][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]、有高光谱成像技术应用经验的优先考虑。 [/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]6[/color][/size][/font][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]、有较强的数据分析总结及论文写作能力，熟练的英文文献阅读和写作能力；[/color][/size][/font][/align][align=left][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]7[/color][/size][/font][font=宋体][size=12pt][color=#1d2026]、富有责任心、进取心，身体健康，适应经常性出差[/color][/size][/font][/align][align=left][b][font='Songti SC'][size=12pt][color=#2a2f43]易科泰生态技术公司为国家高新技术企业，总部位于北京中关村翠湖云中心，致力于“生态、农业、健康”科学研究与监测/检测技术方案推广、研发与服务，特别是在光谱成像技术（FluorCam叶绿素荧光成像与多光谱生物荧光成像技术、高光谱成像技术、红外热成像技术、近地遥感与无人机遥感技术）、植物/作物高通量表型分析技术、呼吸与能量代谢测量技术（包括动物能量代谢测量技术、鱼类及水生生物能量代谢测量技术、土壤碳通量与土壤呼吸测量监测技术等）、高光谱成像应用创新技术等领域，处于国内领先地位。易科泰生态技术公司与欧洲PSI（叶绿素荧光成像技术与植物表型成像分析技术）、欧洲Specim（高光谱成像技术）、美国Sable（动物能量代谢测量技术）等国际知名科学仪器技术公司建立有密切的合作伙伴和代理关系，与中科院动物所、中科院植物所、中科院海洋所、中科院东北地理与农业生态研究所、中国农科院、中国林科院、清华大学、中国海洋大学、陕西师范大学等建立有密切的研究实验合作关系，公司内下设Ecolab光谱成像实验室、易科泰生态健康研究中心、易科泰光谱成像与无人机遥感研究中心、青岛分公司。因公司业务拓展需求，易科泰生态技术公司诚聘市场营销、商务管理、技术支持与实验合作人才。[/color][/size][/font][/b][/align][align=left][b][font='Songti SC'][size=12pt][color=#2a2f43]有意者，可发简历到：[email]sales@eco-tech.com.cn[/email][/color][/size][/font][/b][/align]

中国科学院深圳先进技术研究院医工所生物医学光学与分子影像研究室宋亮研究团队与影像中心梁栋博士合作，在基于压缩感知理论的光声成像技术方面取得新进展。7月10日，相关研究成果发表在美国光学学会期刊Optics Express上。 光声成像兼具光学成像对比度与超声成像深度的优点，是当前生物医学光学领域发展最迅速的方向。光声成像的速度和系统成本是其获得广泛临床应用的两个关键因素。压缩感知技术可以利用很少的测量数据恢复信号，该研究首次将最新提出的带有部分已知支撑信息的压缩感知重建理论应用于阵列式活体光声断层图像重建中，成像系统成本大约降低了3倍，同时大规模缩减了数据采集量。 本工作对于推进该成像技术在疾病诊断和监测方面的临床应用具有重要的意义。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201207/W020120711491013931474.jpg

随着分子生物学研究逐步普及,凝胶成像系统在国内的需求在不断增长 不管是什么用途，凝胶成像系统的组件都是相似的。都有一个拍摄系统、一个带有特殊光源的暗箱与获取和分析凝胶图片的软件组成。”但是，大部分凝胶成像系统提供了不同的产品特性来满足不同科学研究的需要。快速发展的电子技术、光学技术和成像分析软件使成像操作越趋人性化。　 国产的凝胶成像系统主要由上海天呈科技有限公司的touching1000,性价比非常高。 目前进口产品主要有Bio-Rad公司的产品，ChemiDoc XRS系统就是为高分辨率的化学发光和荧光成像用途设计的。该系统的特点包括：1.3兆的超级冷却CCD照相机、一个紧密不透光的暗室、一个滑行的透射仪、一个的由软件控制变焦、聚焦、光圈、实时成像和动态平场处理的伸缩镜头。另外一种更基础用途的型号Gel Doc XR，主要用于快速高分辨率成像，但没有化学发光成像功能。该系统包含一个暗室、一个1.4兆像素的CCD照相机、UV和白光照明、琥珀色滤光玻片和UV防护罩。Gel Doc XR系统也可以升级为ChemiDoc XRS系统，两种系统都包含了图像获取和分析软件 ——Quantity One。Bio-Rad公司还提供两种分辨率更高和灵敏度更好的凝胶成像系统型号：VersaDoc Model 4000和VersaDoc Model 5000。VersaDoc Model 4000系统具备一个3.2兆像素的CCD相机，提供了最佳的分辨率。该系统尤其适用于蛋白组分析，例如可以利用Quantity One 1-D分析软件来估计蛋白样品的分子量和数量，也可以利用PDQuest 2-D分析软件来分析蛋白表达产物的差异。 知名的Alpha Innotech公司在科学研究和预算要求方面也提供了广泛的，可供选择的产品，比如目前相对新型和高端的产品——FluorChem SP，这是一种可以用于化学发光、荧光、和可见光应用的产品。高分辨率（科学研究级的CCD）、4兆象素、低信噪比、低暗电流（dark current）、绝对的和可调的制冷温度（用于更高端的系统）。Alpha Innotech公司的AlphaEaseFC软件，其特有的算法通过三维图像轮廓成像、图像锐化和降低信噪比等技术改进了成像分辨率。AlphaEaseFC软件提供了可以简单易用的单击完成1D泳道分析、2D点密度、MW/Rf（分子量/迁移率）计算、克隆和细胞计数、微量滴定盘分析、芯片分析、物距测量和凝胶评分等功能。

中国科学院深圳先进技术研究院承担的国家科技支撑计划“基于碳纳米X射线发射源的CT系统研发”课题团队利用自主研发的碳纳米管薄膜成功地获取首张X射线二维成像图。1月17日，科技部组织的专家组在先进院听取了团队工作汇报并现场考察了该成像装置，对该技术表示了充分肯定，这是我国在碳纳米管X射线源成像研究方面取得的突破性进展和成果。 碳纳米管X射线源是最近几年发展起来的被认为是具有革命性的新型X射线源。具有一百年历史的传统X射线源基于热电子发射阴极，而碳纳米管X射线源创新性的用碳纳米管场发射阴极取代热阴极，从而使该X射线源具有可控发射、高时间分辨、低功耗且易于集成等诸多优势。这些优势将给X射线CT带来结构上的突破。其中，最具潜力的方向之一即基于碳纳米管X射线源阵列的静态扫描CT。该CT以电子式的扫描取代传统的机械转动来获取不同角度的图像，可消除机械转动带来的成像伪影，缩短扫描时间，从而减少病人的辐射剂量，有望提高CT扫描的图像精度。 先进院医工所劳特伯医学成像中心研究团队，经近2年的技术攻关，制备出性能优异的碳纳米管薄膜并研制了基于新光源的X射线成像系统。自主研发的碳纳米管薄膜发射电流密度已达到国际先进水平，研制的X射线源成像系统获得了首张X射线二维成像图。团队目前正在进一步提高阴极稳定性、优化射线源结构，以期开展CT的三维成像。 据悉，作为该课题承担单位的深圳先进院在注重自主研发的同时，也重视与国际前沿单位的密切合作。项目团队所在研究影像中心及国家地方联合高端影像工程实验室在CT系统研制方面具有重要的经验和基础，曾成功研发了高分辨显微CT和低剂量口腔CT，显微CT已经成功应用到中国科学院动物研究所，口腔CT已经进入产业化阶段。正在研发的碳纳米管X射线CT作为一项前瞻性的科学研究，为开发新一代的CT系统储备技术，形成自主知识产权。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201301/W020130122537020414424.png左:成像装置图　　　　　　　　　　　　　 右:成像图

原标题：英开发出质谱成像技术运用新方法 推动癌组织分析进入数字时代 在癌症研究领域，质谱成像（MSI）是一种非常有前途的技术，但目前该技术的运用还受原始数据预处理、图像精确度及图像识别能力等问题限制。英国帝国理工学院近日发布新闻公报称，该校研究人员开发出一种新方法，可有效解决上述问题。新方法将改变病体组织的检测方式，从而推动癌症组织分析进入数字时代。相关研究成果刊发在最新一期《美国国家科学院院刊》上。 质谱成像技术主要是利用质谱直接扫描生物样品，分析化学成分在细胞或组织中的结构、空间与时间分布信息。这种成像方法不局限于特异的一种或几种蛋白质分子，可在生物组织样本中找到每一种蛋白质分子，并提供它们在组织中空间分布的精确信息。早在几年前，就有科学家提出利用该技术来确定生物组织类型的构想，但却一直没有设计出实用有效的方法。 新方法利用解吸电喷雾电离技术来优化数据预处理，提高图像精确度，并通过提取生物组织特定的分子印记来强化不同生物组织类型的生化特性，以增强图像识别能力。研究人员称，利用新开发的集成生物学信息平台，可将质谱成像技术获得的大量人体组织的具体信息数据，用于构建各种类型的组织数据库。通过多样本分析，并与传统的组织学分析结果进行比较，计算机就可以学习识别不同类型的组织，从而使癌变组织的解析变得相对简单高效。他们将自己设计的工作流程用于直肠结肠癌组织的检测，效果良好。 与标准组织学动辄几周才会得出完整结果的检测手段相比，利用质谱成像技术进行单一检测，仅需几小时即可获得更详尽的信息，不仅会显示组织是否发生癌变，还会显示癌症是哪一种类型和亚型。这些信息对于医生选择最有效的治疗方法十分重要。 研究人员指出，自19世纪后期染色技术用于显示组织结构以来，对组织病理学样本的分析方法鲜有变化。直到今天，染色法依然是医院组织学分析的主流手段，并且变得越来越复杂，耗费也越来越高。而质谱成像技术可能改变组织学的基本范式，科学家将不再根据组织的结构，而是根据它们的化学成分来定义组织类型。将来的检测不再依靠专家的眼睛，而是以海量数据为基础，仅一个检测所得到的信息就远比多个传统组织学检测所得到的更多。他们表示，新研究克服了一些质谱成像技术实际应用所遇到的障碍，将成为创建下一代完全自动化的组织学分析手段的第一步。 总编辑圈点 这是用互联网思维改造传统检测方法的一种尝试，它首先选取了质谱成像方法中最容易快速成像的解吸电喷雾电离技术，实现了数据快速采集；其次，通过将质谱成像得到的结果数字化，建立样本库，提高了数据规模，保证了分析精度；最后，与大数据、云计算等结合，可不断提高检测的准确性，为可靠应用提供保证。新思维已经提高了单个样本的检测精度，我们对它在群体和地区性疾病的检测预防方面也应有所期待。

中国科技网讯 据物理学家组织网近日报道，美国斯坦福大学的科学家开发出一种荧光成像技术，能够使活体动物血管脉动以前所未有的清晰度呈现。与传统的影像技术相比，其增加的清晰度类似于擦拭掉眼镜前的迷雾一般。该研究结果发表在最新一期的《自然医学》杂志在线版上。 该技术被称为近红外-Ⅱ成像，或NIR-Ⅱ。研究人员首先将水溶性碳纳米管注射到活体的血液中，然后用激光照射要观察的对象，如小白鼠。激光的波长在近红外范围内，约为0.8微米，可导致专门设计的碳纳米管发出1微米至1.4微米的波长更长的荧光，用于检测确定血管的结构。 碳纳米管发出的荧光波长要比传统成像技术更长，这是实现令人惊叹的微小血管清晰图像的关键。由于更长波长光散射较少，因此形成了更清晰的血管图像。此外，这种技术使图像呈现更精致的细节，允许研究人员能够获得一个快速的图像采集速度，近乎实时地测量血流量。 同时获得血流信息和看到清晰血管对于动脉疾病动物模型的研究将特别有用，如血流是如何受到动脉阻塞和收缩诱发的影响，还有其他事项如中风和心脏病发作的影响。 研究人员说：“对于医学研究而言，这是一个非常好的观察小动物特征的工具。其将有助于我们更好地理解一些血管疾病，以及其对于治疗的反应和如何可以设计出更好的治疗。” 由于NIR-Ⅱ至多只能穿透身体1厘米，所以它不会取代其他成像技术，而是X射线、CT、MRI和激光多普勒技术的补充。不过，它却是一个用于研究动物模型的强大方法。 研究人员说，下一步将使这项技术在人体内更容易接受应用，并探索可替代的荧光分子。他们希望找到小于碳纳米管又能够发出同样波长光的物质，以便使其可以很容易地从体内排出，消除任何毒性的担忧。（华凌） 《科技日报》（2012-12-11 二版）

大家是否有接触过,利用红外热成像技术,快速定位材料或者构件的疲劳极限,用短短的几个小时得出以往十几天甚至几十天所测的疲劳极限的结果...一起交流一下,原理是什么阿?

高内涵技术优势高内涵细胞成像分析系统由三个部分组成：全自动高速显微成像，全自动图像分析和数据管理。全自动高速显微成像在短时间内生成大量的图像，全自动图像分析从这些图像中提取大量的数据，数据管理软件负责建档存储、注释比较、检索分享这些图像和数据。高内涵，意味着丰富的信息。这些信息包括：单个细胞图像和各项指标，细胞群体的统计分析结果，细胞数量和形态的改变，亚细胞结构的变化，荧光信号随时间的变化，荧光信号空间分布的改变等等。人们往往因为特定的问题去设计实验，在图像中找到答案的同时，其他的信息会带来意外的新发现。

原创与否转贴“人类天生就可以收集大量的视觉信息。”范德堡大学医学院斯坦福·摩尔生物化学主任与质谱研究中心主任Richard Caprioli表示，“我们喜欢图样、我们喜欢照片，我们通过一张简单的照片可以获得大量的信息。”在Caprioli看来，这一点解释了质谱成像技术（MSI）为什么越来越受欢迎。尤其是这项技术可以帮助组织学家获得原本需要数年才能掌握的专业知识。“它采用的不是颜色维度，而是分子维度。但这个事实并不是那么重要，只要分子维度有足够的信息量。”他说。质谱成像技术就像是免疫组织化学的高通量版本，只是没有抗体而已。质谱成像技术并没有为组织切片事先染上特殊标记，它使用质谱仪一次性挑选并绘制成百上千种分子的空间排列。研究者无需提前知道哪个分子比较重要，就可以利用该技术进行绘制挑选，而且速度很快。“我们的仪器有激光，每秒可以做5000个质谱。”Caprioli表示，这一速度足以在一个小时之内扫描包括数百个病患活组织在内的组织微阵列整体。但是，质谱成像技术的应用也存在明显的障碍。比方说，图像分辨率随着光点尺寸的减小而升高，但却降低了离子材料的产量。该技术并没有初步分离的步骤，因此可能会只抽取丰度最高的分子。而在计算方面，研究人员面临的挑战则是如何对数据进行分析，特别是如何能够真正理解这些数据。但是不管怎么说，研究人员正在使用质谱成像技术进行研究，无论是确定亚细胞分辨率下组织切片中的药物代谢产物，证实疾病的生物标记，还是鉴别肿瘤的边界等等。他们甚至正在将该技术引入临床，至少是接近于临床研究。质谱成像技术的策略那么，什么是质谱成像技术？就像是一张标准的数码照片，数字成像的色彩是通过红绿蓝3个颜色通道叠加而成的，屏幕上每个小像素的颜色都是由这三个颜色的密度所构成的。现在，想象一张拥有成千上万个颜色通道的图片。这就是质谱成像技术，Caprioli说，每个通道都是你想要展示的那个分子种类或质谱峰。研究人员将这些不同的通道互相覆盖，便可以产生一个针对组织分子构成和空间分布的彩色绘图，无论是对蛋白质、神经肽、代谢分子还是脂类等组织——显然脂类的需求正在增加。研究人员为质谱成像技术设计了几十套方案，但正如2012年的综述中所说的（J. Proteomics, 75:4883, 2012），只有三种是最常见的。Caprioli的基质辅助激光解析质谱成像技术（MALDI-MSI）通过紫外线激光光栅扫描一个基质包膜的组织切片来建立图像。该技术的像素大小一般近似于1到10个微米，意味着它可以达到亚细胞分辨率。但由于它需要使用MALDI基质和真空环境，所以MALDI-MSI不适用于活体样本。同时，基质是用来吸收激光能量并转移到样本上去，但是这种基质可能会很难在样本上操作并产生大量的小分子量的电离物，这会遮蔽生成光谱的代谢区域。宾夕法尼亚州立大学埃文·普名誉化学教授Nick Winograd采用了第二种方法——次级离子质谱法（SIMS）。这种方法通过在样品表面喷镀离子束让样品产生电离作用（比方说，英国Ionoptika公司的带电C60分子或氩团簇束），不使用激光。Winograd称，这种方法有两大优点，第一个是分辨率：SIMS得出的像素约有300纳米，而MALDI充其量只有1毫米。另一个是通过分子深度剖析，研究人员可以使用碰撞而成的坑痕去“深挖”这个样本，通过三维立体化绘制其分子组成物。第三种是电喷雾解析电离技术（DESI），这种（非真空的）电离技术通过喷射溶剂，将溶剂覆盖在未经处理的组织表面上，溶解表面的分子。然后再继续往上滴溶剂，以使溶解物溅到质谱仪上，进行电离和分析。（Prosolia公司对DESI技术进行商业化，该公司由该技术的发明者、普度大学化学家R. Graham Cooks共同创办。）DESI、MALDI、SIMS这三种技术以及他们的变体都采用阿姆斯特丹FOM研究所AMOLF学院Ron Heeren所谓的“微探针”模式，分辨率随着像素尺寸减小而升高。这里面的问题是如何从尽可能小的光点中最大化样品的电离作用。但是较小的光电也就意味着检测到的离子会更少，且不要说成像时间会更长了（因为里面的像素会变多）。Heeren更喜欢“显微”模式。这种模式可以用散焦像素更快成像，再加上像素检测器如CCD，可以有效地一次性捕获262144（512x512）个光谱。“这就像个相机。”Heeren解释道，“就是一点，我们制造的是分子闪光照片。”Heeren认为这个“质谱显微镜”的关键是Timepix探测器，这个探测器是CCD和飞行时间质谱分析器的结合。（Heeren共同创立的Omics2Image拥有Timepix探测器）。他解释，大多数质谱检测装置将探测器视为一个大的像素，将所有到达表面的离子碰撞整合为一个单一的信号。Timepix将这个信号分成262000个空间分辨的点，这样在探测到成像表面分子时，它们可以保持并记录自己的空间定位，成像速度非常快。有多快？Heeren说，MALDI-MSI仪器可以产生每秒钟一个像素，达到一微米的分辨率。因此在一个100x100毫米的区域中，要想生成1万个像素需要花费2.7个小时。但使用质量显微镜和Timepix探测器，“我们可以在一秒钟内得到这些信息。”显微镜上还有物理电子学TRIFT SIMS-TOF系统，上面还有一个MALDI技术，Heeren团队最近正在使用这一技术探索骨关节炎下的生理变化。“我们甚至可以证实，在蛋白质水平和脂代谢水平上的生理变化以及软骨矿化，会导致软骨机械强度的流失。”他说。常态MSI与MALDI和SIMS相比，DESI和激光烧蚀电喷雾技术（LAESI，由Protea Biosciences推出的激光技术）这些正常大气压下的电离技术拥有一些特殊的优势。最明显的优势是，他们不需要进行样品处理，在正常空气中操作即可，不需要真空。因此，他们可以用在活体样本上，甚至可以在患者身上进行操作。“我自己这辈子的追求就是：用未处理过的样品就可以进行质谱分析。”这是Cooks几十年来的目标。作为一个研究者，Cooks的工作是提取并测定植物生物碱的结构。很长的一段时间内，研究都非常艰辛，他只提取了一点“不纯的生物碱，而且也没有做出结构方面的进展”。直到他遇到了从斯坦福大学来演讲的Carl Djerassi。他说，Djerassi把他的材料样品带回了实验室，并收集它们的质谱，十天后又把结构发了回来。“这让我相信质谱分析法的强大。”Cooks说，“同时，我也发现提取方法学中存在的局限性。”从那以后，他开始从那些在生物上不怎么好操作的技术限制中脱出来，进行质谱分析，发展了正常气压下的电离技术，特别是DESI。2011年，由Cooks和哈佛医学院Nathalie Agar共同领导的团队，使用电喷雾解析电离质谱技术（DESI-MS）来存储脑肿瘤组织，使用脂类特征检测结果帮助电脑区分不同形式和组织病理学分级的神经胶质瘤（一种脑瘤）。对于这种分析来说，脂类是一个古怪的选择。的确，脂类对于MSI从业者来说就是无奈之举，但他们必须从中获取最大的价值。在标准的细胞分析中，研究人员可以分离细胞提取物，并去掉不想要的部分，这其中往往就包括脂类。但是在MSI及其他原位应用中，研究人员必须知道自己面前摆着的是什么。他们面前摆着的主要是脂类。但幸运的是，脂类不仅丰度高，非常容易电离，而且信息量也很大。“如果你只看脂类的话，它的组织特征比蛋白质要好得多。”伦敦帝国学院医疗质谱部门研究员Zoltán Takáts这样说。最近，Cooks和Agar将这一方法应用到5个正在进行治疗的脑癌病人的32个手术标本当中。该系统通过逐个像素报告了肿瘤的亚型、分级以及癌细胞的部分。Cooks说，这些数据可以让他们的团队在绘制肿瘤边界时找出不同组织病理学级别的各个区域，补充MRI数据。他还强调，他们使用的是“最便宜的”质谱分析仪器，Thermo Fisher公司的单级（与串联相对）低分辨率LTQ离子阱。但Agar也指出，这还是一个研究项目，团队不能实时将这些结果传递给外科医生，他们在波士顿收集样本，但真正成像却是在印第安纳州。自那以后，她的团队在布莱罕妇女医院的AMIGO手术室安装了Bruker公司利用DESI技术的amaZon Speed离子阱，用来进行脑瘤案例的测试。该手术室是医院的影像引导治疗国家中心。Agar说，很快他们会研制出乳腺癌测试，但是团队仍然不能指导外科医生真正操刀。这种方法首先必须经过验证，“这最终会需要经过临床试验进行验证。”简化数据分析最终，要想把MSI推向临床，就必须要跨越质谱仪专家，让真正需要使用它的人掌握这门技术。然而，没有几个临床医生能够掌握MSI技术、数据处理和信息学的精妙，而且更没有人愿意花时间学习了。在Cooks看来，如果这项技术“又娇贵，而且这项质谱技术需要博士才能掌握”的话，就很难进行推广，“它需要全自动，仪器也不能那么娇贵，必须要可靠而且相对简单。”对于典型的组织病理学应用来说，这不是什么问题，因为这个系统可以配置成智能盒子（turnkey boxes），只有通过特定的生物标记才能打开。全球的各大临床实验室已经在常规地使用非成像质谱仪，包括Bruker公司的MALDI BioTyper和Sequenom公司MassARRA

【序号】：4【作者】：王建宇【题名】：成像光谱仪的光谱响应函数及光谱分辨能力【年、卷、期、起止页码】：成像光谱技术,1991:44-50【全文链接】：期刊 - 数据库搜不到？请帮忙！！