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《xenics紅外相機(jī)在第二近紅外小動(dòng)物活體熒光成像方面的應(yīng)用-4》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、Xenics液氮制冷相機(jī)在第二近紅外小動(dòng)物活體熒光成像方面的應(yīng)用1.應(yīng)用背景介紹癌癥作為四大不治癥之一，一直以來(lái)都是全球各國(guó)希望攻克的難題。WorldCancer2014報(bào)告指出全球范圍內(nèi)每年癌癥新增病例高達(dá)1400萬(wàn)，死亡病例高達(dá)820萬(wàn)，而2010年全球在癌癥上投入的資金為1.16萬(wàn)億美金，為全球生產(chǎn)總值的2%。影像方法一直以來(lái)都是癌癥研究、藥物開發(fā)，以及一般醫(yī)療行業(yè)重要的輔助研究手段；傳統(tǒng)的獲取影像的方法主要包括X-Ray成像、可見光成像以及核磁成像。X-Ray成像主要是通過X光探測(cè)器來(lái)探測(cè)穿透人體組織后的X光影像
2、，主要包括DR、CT、PET等設(shè)備，但是X光成像由于有輻射，對(duì)人體有傷害且這些成像技術(shù)的空間分辨率有限,很難實(shí)現(xiàn)微小病灶的早期檢測(cè),進(jìn)而影響早期治療。同樣,由于這些設(shè)備的時(shí)間分辨率有限，不適合外科醫(yī)生長(zhǎng)期手術(shù)使用；可見光成像主要通過探測(cè)400nm-700nm范圍內(nèi)的可見光來(lái)獲取影像信息，但是可見光無(wú)法獲得被探測(cè)人和物內(nèi)部的信息；MRI也是醫(yī)療行業(yè)一個(gè)有力的手段，但是MRI設(shè)備拍攝時(shí)間長(zhǎng).費(fèi)用昂貴，無(wú)法在術(shù)中使用。圖1:CT、PET探測(cè)設(shè)備基于上述背景，越來(lái)越多的生命科學(xué)工作者開始了其他影像方法又寸癌癥檢測(cè)價(jià)值的研究。近紅
3、外成像由于能夠獲得更高的空間分辨率和更高的時(shí)間分辨率,獲得了越來(lái)越多研究者的喜愛。同時(shí)，由于更深的探測(cè)深度，以斯坦福大學(xué)為首的眾多科研院所和高校開始了第二近紅外成像的研究。圖2:紅外成像探測(cè)深度VS可見極像探測(cè)深度1.第二近紅外熒光成像研究原理近紅外成像,由于時(shí)空分辨率都比Micro-CT和PET高，又沒有輻射，同時(shí)可以在手術(shù)中使用等，被廣泛研究。近紅外成像主要分為第1近紅外（0.75um-0.9um）成像和第2近紅夕卜（l.lum-1.4um）成像，而第2近紅外成像由于可以獲得更深的探測(cè)深度（1?3毫米），更高的空間分
4、辨率（~30毫米），更高的時(shí)間分辨率（＜200ms每幀）,更受期待。圖3:可見光成像、紅外成像，以及可見光^紅外成像融合圖小動(dòng)物體內(nèi)的熒光基團(tuán)，在激光的照射下，會(huì)輻射出比激發(fā)光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光子信號(hào)，輻射岀來(lái)的光子穿透組織到達(dá)體表，被能夠探測(cè)到900nm-1700nm近紅外譜段的InGaAs材料的液氮制冷相機(jī)獲取并成像,通過對(duì)熒光信息成像的分析”進(jìn)而獲取小動(dòng)物體內(nèi)血管、腫瘤等信息；圖4:利用熒光成像原理，對(duì)小白鼠的頭部逬行成像，&(?n?e)A±su①c-1Y2O3:Yb3Tm°?nm)Y2O3:Yb3；Ho3*(Xex=
5、980nm)—LaOCkNd3*(>^x=800nm)LaOCkEr3*(Xex=800nm)01600Wavelength(nm)圖5:幾種熒光劑的激發(fā)、發(fā)射圖譜1.成像方案方案1:采用非晶硅材料的可見光相機(jī)和InGaAs材料的紅外相機(jī)，同時(shí)、同視場(chǎng)獲取兩幅圖像，通過軟件完成兩幅圖像的融合。方案2:采用可見光可擴(kuò)展短波紅夕卜相機(jī)，1臺(tái)相機(jī)完成可見光和紅夕卜的成像，同時(shí)省去了分光裝置，避免了由于光路引起的視場(chǎng)不相同問題；由于熒光基團(tuán)發(fā)岀的光信號(hào)非常微弱，同時(shí)需要穿透小動(dòng)物的組織，透出皮膚表層的光信號(hào)非常微弱，所以在相機(jī)的
6、選擇上一般為靈敏度較高、暗電流較低的相機(jī)產(chǎn)品。我制臺(tái)圖6:成像方案圖1.結(jié)果分析（通過數(shù)據(jù)分析,證明了方法的有效性）通過上述方案在第2近紅外小動(dòng)物活體成像，可以獲得非常清晰的圖像；相比較傳統(tǒng)的X-ray.CT、PET、MRI等成像技術(shù)，第2近紅外相機(jī)可以獲得更高的時(shí)空分辨率;而相比較第1近紅外成像,第2近紅外可以獲取更深的探測(cè)深度。>第2近紅外成像同Micro-CT成像對(duì)比第2近紅外成像可以看清楚更多的毛細(xì)血管，并且可以區(qū)分的最細(xì)的毛細(xì)血管的直徑為35.4um;第2金紅外成像所需要的時(shí)間為300ms;Micro?CT成像
7、無(wú)法看清楚100um以下的毛細(xì)血管，成像時(shí)間需要2h；aPoutmmrm圖7:第2近紅外成像同Micro-CT成像對(duì)比>第2近紅外同第1近紅外對(duì)比分析:第2近紅外可以探測(cè)到更深的深度,同時(shí)可以看清楚更細(xì)小的毛細(xì)血管。NIRJIRdyo800NIRJISWNT24681012Position(mm)086421ooooA￥sua.cpezlIgoN08642?L?1oooop^zllauJON12345578Positkn(mm)123456Position(mm)08642?d???1oooo玄uetu一iioz1234
8、5Pcsitkn(mm)036421.0QQQ246810Position(mm)123456Pcsitkn(mm)1.關(guān)鍵成像器件Xenics公司Cougar液氮制冷相機(jī)Cougar-640,以其77K的深度制冷溫度，優(yōu)越的低暗噪聲，超高的靈敏度，在第二近紅外小動(dòng)物活體成像方面有非常好的發(fā)揮；綜述特性：If極低的噪
