發(fā)布時間：2020-11-20 14:14

　　 近年來生命科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究從人工培養(yǎng)的單層細(xì)胞發(fā)展到了趨向選擇一個完整的生物系統(tǒng),以期在組織甚至系統(tǒng)內(nèi)獲得個體生物學(xué)行為的三維信息,具有更真實(shí)的生理性。這促進(jìn)了成像范圍在介觀尺寸(mm-cm)的三維生物醫(yī)學(xué)光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展。光學(xué)投影斷層成像和激光掃描光學(xué)斷層成像作為針對介觀低散射樣本的新型高效率高分辨率三維熒光/吸收光學(xué)成像技術(shù),可對透明化處理后的離體小鼠胚胎、小鼠器官或者本身透明的活體斑馬魚胚胎等進(jìn)行成像,進(jìn)行基因表達(dá)、解剖結(jié)構(gòu)分析等研究,為生命科學(xué)、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域研究提供了新的成像方式。LabVIEW作為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的圖形開發(fā)軟件平臺,結(jié)合了圖形化編程的靈活性和在測試、測量、自動化控制應(yīng)用領(lǐng)域的高性能能力。它為數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析以及數(shù)據(jù)展示提供了可靠的開發(fā)工具。本文詳細(xì)介紹了自主設(shè)計的基于LabVIEW控制的光學(xué)投影斷層成像系統(tǒng)和激光掃描光學(xué)斷層成像系統(tǒng),并探索了它們對整個生物器官組織的成像能力。主要內(nèi)容如下:首先,對光學(xué)投影斷層成像系統(tǒng)和激光掃描光學(xué)斷層成像系統(tǒng)的成像原理及特性參數(shù)進(jìn)行了分析,即兩者都是基于計算機(jī)斷層重建理論的光學(xué)CT成像技術(shù),不僅具有高的橫向分辨率而且具有很高的深度分辨率,同時能夠提供多種成像模式,特別是激光掃描光學(xué)斷層成像系統(tǒng)具有十分高的光子收集效率,并與其它成像方式在系統(tǒng)構(gòu)成、樣本處理、數(shù)據(jù)處理等方面進(jìn)行了對比討論。其次本文介紹了光學(xué)投影斷層成像系統(tǒng)和激光掃描光學(xué)斷層成像系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)構(gòu)成、軟件系統(tǒng)構(gòu)成,硬件系統(tǒng)構(gòu)成包括光路模塊、樣本放置模塊、信號探測模塊、信號采集模塊等,而軟件系統(tǒng)構(gòu)成包括系統(tǒng)控制采集模塊和圖像重建模塊,并詳細(xì)地描述了整個成像過程,包括成像前樣本的處理、系統(tǒng)的校準(zhǔn)、成像時數(shù)據(jù)的采集、成像后數(shù)據(jù)的處理以及最后的算法重建。最后利用搭建的系統(tǒng)對生物樣本進(jìn)行了成像測試,展示了系統(tǒng)成像能力,同時與其他成像方式如共聚焦顯微技術(shù)、單層光顯微技術(shù)的成像結(jié)果進(jìn)行了對比,并對投影角數(shù)目、旋轉(zhuǎn)臺步進(jìn)精度以及CCD中心像素偏離等一些可能影響圖像重建質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析論證。
【學(xué)位單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TH74
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)
    1.3 課題的研究內(nèi)容、目的和意義
    1.4 論文的主要研究工作
第2章 三維介觀生物成像系統(tǒng)原理與技術(shù)分析
    2.1 引言
    2.2 熒光成像技術(shù)
        2.2.1 熒光激發(fā)原理
        2.2.2 熒光物理特性
    2.3 三維介觀成像技術(shù)
        2.3.1 光學(xué)投影斷層成像技術(shù)
        2.3.2 激光掃描光學(xué)斷層成像技術(shù)
        2.3.3 單層光顯微技術(shù)（LSM）
    2.4 基于OPT成像技術(shù)與SLOT成像技術(shù)的系統(tǒng)參數(shù)分析
    2.5 基于平行光投影的濾波反投影重建算法研究
第3章 OPT成像系統(tǒng)與SLOT成像系統(tǒng)的研制
    3.1 OPT成像系統(tǒng)的整體設(shè)計
    3.2 OPT成像系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)
    3.3 SLOT成像系統(tǒng)的整體設(shè)計
        3.3.1 光路模塊組成及功能
        3.3.2 樣本放置模塊及功能
        3.3.3 信號探測模塊組成及功能
        3.3.4 信號采集模塊組成及功能
    3.4 SLOT成像系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)
        3.4.1 SLOT控制成像軟件的具體實(shí)現(xiàn)
第4章 OPT與SLOT成像系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及參數(shù)分析
    4.1 生物樣本制備
    4.2 圖像重建程序
    4.3 OPT與SLOT成像系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.4 OPT與SLOT成像系統(tǒng)的參數(shù)分析
第5章 全文總結(jié)及技術(shù)展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果

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本文編號：2891537