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篇1

【關(guān)鍵詞】Monte Carlo方法 光子傳輸模型 在體生物光學(xué)成像

生物分子技術(shù)的不斷發(fā)展，促使光學(xué)成像技術(shù)逐漸從分子、細(xì)胞水平到器官整體實(shí)現(xiàn)對(duì)層次的無(wú)損靜態(tài)成像，目前運(yùn)用在體生物光學(xué)成像來(lái)研究病癥出現(xiàn)的表現(xiàn)一起病癥的病變都提供了非常好的手段基礎(chǔ)，更為一些較為嚴(yán)重的疾病的診斷提供了可靠的治療參考，而專家學(xué)者研究的光子在生物組織中的傳輸模型和傳輸規(guī)律也是進(jìn)行在體生物光學(xué)成像研究中非常重要的一部分，這一研究不僅可以呈現(xiàn)最真實(shí)的光學(xué)成像實(shí)驗(yàn)，最重要的是可以真實(shí)的對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重構(gòu)，可以說(shuō)其理論研究?jī)r(jià)值和實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值是很高的。

1 Monte Carlo方法

Monte Carlo方法（MC）是在傳統(tǒng)的方法基礎(chǔ)上，運(yùn)用較多的隨機(jī)數(shù)據(jù)來(lái)模擬某一個(gè)物理過程，并且將這一物理過程出現(xiàn)的規(guī)律統(tǒng)計(jì)下來(lái)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，MC方法已經(jīng)逐漸成為了模擬生物組織內(nèi)管子傳輸中較為常用的方法之一，因其模擬的結(jié)果準(zhǔn)確性是有目共睹的，而且也得到了多方面的驗(yàn)證，證明其是經(jīng)得起考驗(yàn)的。

2 算法描述

2.1 MC方法

在體生物光學(xué)成像中我們主要研究的是光子在生物組織中的產(chǎn)生問題和傳輸問題，光子在生物組織中的傳輸主要描述的是光子與生物組織之間的相互作用，再有就是光子在生物組織中所發(fā)生的一系列光學(xué)反映，像光的反射、光的散射等等，而本文主要是利用MC方法來(lái)實(shí)現(xiàn)在體生物光學(xué)成像中的光子傳輸模型，并給出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，最后對(duì)這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)證。本文提到的MC方法就是一種隨機(jī)的統(tǒng)計(jì)方法，還有一種就是確定性方法，這一方法在本文沒有涉及到，像有限元法就屬于確定性方法的一種，除了有限元法，還有一種就是有限差分法，這一方法是較早應(yīng)用在傳輸模型的一種方法，這一方法之所以最早被運(yùn)用，主要是因?yàn)檫@一方法算法相對(duì)比價(jià)簡(jiǎn)單，但是這一方法也是存在一定缺陷的，比如說(shuō)這一方法在處理那些不是特別規(guī)則的幾何形狀時(shí)就會(huì)非常困難，在這一方法遇到瓶頸的時(shí)候，有限元方法出現(xiàn)了，有限元方法能夠有效的處理復(fù)雜的幾何形狀問題，而且其計(jì)算的速度也是非?？斓?，所以有限元方法近幾年受到了較為廣泛的應(yīng)用，而本文所提到的MC方法則是在計(jì)算機(jī)的隨機(jī)數(shù)模擬方法的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，MC方法可以通過對(duì)大量光子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，而且能夠求解出任意一個(gè)區(qū)域的物理信息，MC方法也不是全才，它也有其優(yōu)缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)就是它可以準(zhǔn)確的處理非常復(fù)雜的集合形狀，但是相應(yīng)的缺點(diǎn)就是計(jì)算量太大，每一次進(jìn)行計(jì)算的時(shí)間都要非常長(zhǎng)，由于我們需要的是物理量信息和模擬光子光源發(fā)射光子的過程，所以運(yùn)用MC方法是比較好的選擇。

2.2 MC方法與TracePro的比較

TracePro是一個(gè)以ACIS為基礎(chǔ)的光學(xué)仿真程序，其模擬光線傳輸?shù)乃惴ㄖ饕荕C方法，與我們的算法有可比性。當(dāng)生物體內(nèi)的發(fā)光光源為球形體光源，探測(cè)器為球形生物組織的外表面時(shí)，分別通過MC方法和TracePro軟件獲得探測(cè)器上光子能量之和的數(shù)值模擬結(jié)果，如圖1、2所示，由對(duì)比結(jié)果可見，二者吻合度極高，這也從另一個(gè)角度說(shuō)明了我們的驗(yàn)證是非常準(zhǔn)確的。

3 運(yùn)行時(shí)間

雖然說(shuō)MC是一種比較隨機(jī)的統(tǒng)計(jì)方法，而且在保證統(tǒng)計(jì)可靠性的時(shí)候還要進(jìn)行大量隨機(jī)樣本的采集，這也間接的體現(xiàn)了MC方法的一個(gè)難以擺脫的缺點(diǎn)，那就是如果想要用MC方法來(lái)進(jìn)行一次模擬實(shí)驗(yàn)的話，所消耗的時(shí)間是非常多的，如果在遇到生物組織特別復(fù)雜的情況的話，那么用MC方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可以說(shuō)不是一個(gè)理智的選擇，所以說(shuō)想要讓MC方法更好的應(yīng)用在統(tǒng)計(jì)當(dāng)中，減少其運(yùn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)間是關(guān)鍵，在光子傳輸?shù)倪^程當(dāng)中，如果說(shuō)光子到達(dá)了一個(gè)它還沒有到過的位置的時(shí)候，我們想要判斷這一位置在哪個(gè)生物組織中其實(shí)是最消耗時(shí)間的，因此我們采用了粗細(xì)相結(jié)合的搜說(shuō)方法，這樣不僅可以有效的保證搜索結(jié)果的準(zhǔn)確，而且還極大的縮短的運(yùn)行的時(shí)間，一舉兩得。

參考文獻(xiàn)

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篇2

【關(guān)鍵詞】量子成像；單像素成像；鬼磁共振血管造影；量子光學(xué)相干斷層掃描；綜述

前言

生命科學(xué)的發(fā)展離不開各種成像設(shè)備和手段，圖像分析從手工繪制到靜態(tài)照片，再到如今的計(jì)算機(jī)（半）自動(dòng)測(cè)量。今天的成像技術(shù)產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，需要可視化、多維度、定量和動(dòng)態(tài)的圖像分析。隨著理論的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，量子成像自20世紀(jì)90年代登上了歷史舞臺(tái)，伴隨著其成像的高分辨率、非局域性和抗干擾性強(qiáng)等天然優(yōu)勢(shì)，在生物醫(yī)學(xué)、保密通信、軍事和氣象等領(lǐng)域有著很高的應(yīng)用前景。

1量子成像

1.1概念和歷史

量子成像，又稱鬼成像（GhostImaging）或關(guān)聯(lián)成像（CorrelatedImaging），是利用輻射場(chǎng)的量子漲落來(lái)獲取物體信息的一種非局域成像方法。典型的量子成像方式為糾纏光源符合成像，基本過程如圖1所示。首先用自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換的方法制備糾纏光源，即當(dāng)泵浦激光通過非線性晶體時(shí)，由于隨機(jī)的真空漲落，一個(gè)泵浦光會(huì)以很小的概率劈裂為一對(duì)糾纏雙光子，此過程滿足能量、動(dòng)量守恒，因此兩光子具有時(shí)間、偏振、頻率、自旋糾纏等特性。下轉(zhuǎn)換光子經(jīng)分束器PBS后分成兩路，分別稱為信號(hào)光和閑置光。待成像物體置于信號(hào)光一路，用一個(gè)無(wú)空間分辨能力的桶探測(cè)器接收；閑置光一路無(wú)待測(cè)物體，信息由可探測(cè)空間光場(chǎng)分布的空間探測(cè)器接收。因此，無(wú)論是信號(hào)光還是閑置光，任何一路的單獨(dú)測(cè)量都無(wú)法成像，但兩路的符合關(guān)聯(lián)計(jì)數(shù)卻能恢復(fù)物體的像。量子成像的實(shí)現(xiàn)歸功于1956年Brown等［1］利用二階光強(qiáng)干涉的方法測(cè)量雙星角半徑的實(shí)驗(yàn)，而在此之前，光的干涉都是基于相干光源的一階干涉實(shí)驗(yàn)。在Brown等的實(shí)驗(yàn)中，干涉不再要求必須是相干光源，因此產(chǎn)生干涉的兩束光的光程差幾乎不影響測(cè)量結(jié)果，大大提高了實(shí)驗(yàn)的抗干擾性。1994年，Ribeiro等［2］利用糾纏光子對(duì)首次觀測(cè)到非相干光源下的楊氏雙縫干涉現(xiàn)象；Shih等［3］和Pittman等［4］觀測(cè)到滿足高斯成像公式的量子幾何成像；隨后，Strekalov等［5］實(shí)現(xiàn)了量子干涉和量子衍射實(shí)驗(yàn)；1999年，F(xiàn)onseca等［6］觀測(cè)到雙縫的亞波長(zhǎng)干涉現(xiàn)象，即干涉條紋間距為同波長(zhǎng)相干光干涉條紋間距的一半，可見量子成像可以實(shí)現(xiàn)超越衍射極限的超分辨成像。以上實(shí)驗(yàn)都是基于糾纏光源實(shí)現(xiàn)的，那么“糾纏”是量子成像的必要條件嗎？答案是否定的。自2002年起，隨著贗熱光源關(guān)聯(lián)成像［7］、真實(shí)光源關(guān)聯(lián)成像［8］、非相干熱光場(chǎng)無(wú)透鏡關(guān)聯(lián)成像［9］和亞波長(zhǎng)干涉［10］相繼實(shí)現(xiàn)，經(jīng)典熱光場(chǎng)的關(guān)聯(lián)成像也得以證實(shí)。人們發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)成像不僅可以用基于糾纏光子的量子理論來(lái)解釋，同時(shí)也可以用基于統(tǒng)計(jì)光學(xué)的經(jīng)典理論來(lái)解釋。

1.2單像素成像

除了基于糾纏光子對(duì)的符合計(jì)數(shù)成像和基于熱光場(chǎng)的強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像之外，另一個(gè)與量子成像密不可分的概念是單像素成像，又稱計(jì)算關(guān)聯(lián)成像。2008年，Shapiro［11］從理論上證實(shí)了量子成像中閑置光一路的信息可以通過對(duì)光場(chǎng)的計(jì)算得出，因此并不是量子成像所必須的，該理論的可行性隨后得以證實(shí)［12］。計(jì)算關(guān)聯(lián)成像中光源可由激光照射空間光調(diào)制器產(chǎn)生強(qiáng)度漲落光場(chǎng)，這一過程由計(jì)算機(jī)控制，因此閑置光一路的光強(qiáng)、相位等理論測(cè)量值已知，實(shí)驗(yàn)中無(wú)需包含空間探測(cè)器的閑置光一路，只需一個(gè)無(wú)空間分辨能力的桶探測(cè)器即可成像。將桶探測(cè)器收集到的光強(qiáng)信號(hào)和空間光調(diào)制器的理論數(shù)據(jù)進(jìn)行符合關(guān)聯(lián)運(yùn)算，即可得到最終的像。單像素成像方法由于少了一路閑置光，較普通量子關(guān)聯(lián)成像方法而言，實(shí)驗(yàn)光路更簡(jiǎn)單，因此實(shí)用性和可操作性更強(qiáng)。

1.3量子成像的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)成像方式相比，量子關(guān)聯(lián)成像凸顯出了明顯的優(yōu)勢(shì)：（1）成像分辨率高。經(jīng)典成像受限于瑞利衍射極限，而亞波長(zhǎng)干涉現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)預(yù)示著量子成像可以實(shí)現(xiàn)超越衍射極限的超分辨成像。對(duì)于N個(gè)糾纏光源的系統(tǒng)，Boto等［13］于1999年證實(shí)了其在理論上可將成像分辨率提高N倍。（2）非局域成像，抗干擾能力強(qiáng)。首先，量子成像中“物的探測(cè)”與“像的重建”是分開進(jìn)行的，并且可以用非空間探測(cè)器（桶探測(cè)器或單像素探測(cè)器）獲取物體的空間信息。其次，量子成像可以實(shí)現(xiàn)非相干光源的相干成像，因此成像結(jié)果不受光路擾動(dòng)影響，在一定程度上可以消除大氣湍流和散射介質(zhì)對(duì)成像的干擾，提高成像的抗干擾能力。（3）采樣少，速度快，成像效率高。量子成像中的光場(chǎng)可以看作是服從高斯分布的隨機(jī)噪聲，利用壓縮感知理論［14-16］，可以實(shí)現(xiàn)在采樣數(shù)遠(yuǎn)低于奈奎斯特采樣極限的情況下，以很高的概率進(jìn)行圖像的恢復(fù)，從而大大減少測(cè)量次數(shù)，提高成像速度，而無(wú)需像傳統(tǒng)的成像方式那樣對(duì)待測(cè)物體進(jìn)行逐點(diǎn)全像素采樣。

2量子成像的醫(yī)學(xué)應(yīng)用

2.1鬼磁共振血管造影

傳統(tǒng)的磁共振血管造影是一種成熟的技術(shù)，可以精確地描繪多個(gè)區(qū)域的血管形態(tài)。為了降低背景信號(hào)，增加圖像對(duì)比度和分辨率，我們通常采用加速并行處理技術(shù)，然而，若標(biāo)準(zhǔn)相控陣線圈的并行加速因子過大，則會(huì)引入嚴(yán)重的圖像噪聲。鬼磁共振血管造影是一種全新的血管成像方法，它可以用于非對(duì)比和對(duì)比度增強(qiáng)的血管造影技術(shù)。即使在更大的并行加速因子條件下，也可以近乎完美地對(duì)背景噪聲進(jìn)行抑制。三維數(shù)據(jù)集的偶數(shù)kz行用強(qiáng)化前的數(shù)據(jù)填充，奇數(shù)行用強(qiáng)化后的數(shù)據(jù)。沿kz方向的信號(hào)調(diào)制產(chǎn)生了一個(gè)對(duì)比度增強(qiáng)的血管的鬼像，這個(gè)像可以用最大強(qiáng)度投影來(lái)處理，并在三維空間中旋轉(zhuǎn)，就像傳統(tǒng)的磁共振血管造影一樣。Edelman等［17］對(duì)6名健康受試者分兩組進(jìn)行掃描，成像區(qū)域從腎動(dòng)脈穿過大腿上部，一組用傳統(tǒng)磁共振血管造影，另一組用鬼磁共振血管造影。磁共振血管造影在血管醒目性和背景抑制性上都優(yōu)于傳統(tǒng)磁共振血管造影，并且可以提高掃描速度，支持更大的并行加速因子。

2.2量子光學(xué)相干斷層掃描

近年來(lái)，許多非傳統(tǒng)的量子光源已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，但很少有實(shí)際應(yīng)用出現(xiàn)，其中一個(gè)應(yīng)用是量子光學(xué)相干斷層掃描［18-19］，這是一個(gè)四階干涉光學(xué)切片技術(shù)，利用自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生頻率糾纏的光子對(duì)。量子光學(xué)相干斷層掃描的一個(gè)典型優(yōu)點(diǎn)是它天生不受群速度色散的影響［18］，而傳統(tǒng)的光學(xué)相干斷層掃描是一種二階干涉測(cè)量方案，會(huì)造成群速度色散，從而降低成像的分辨率。在光學(xué)相干斷層掃描的背景下，量子光學(xué)相干斷層掃描在處理群速度色散和圖像分辨率方面有著絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。Nasr等［20］實(shí)現(xiàn)了量子光學(xué)相干斷層掃描的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)生物樣本：一個(gè)涂有金納米顆粒的洋蔥表皮組織，將三維圖像以不同深度的二維橫截面和不同橫向位置的二維軸向剖面展示出來(lái)。量子光學(xué)相干斷層掃描在提高源光子通量、增強(qiáng)空間分辨率、縮短圖像采集時(shí)間方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)有望成為一種可行的生物成像技術(shù)。

2.3X射線量子成像

最近，X射線成功實(shí)現(xiàn)了量子成像，開啟了X射線鬼斷層攝影的可能性。單像素相機(jī)方案的成功，結(jié)合壓縮感知方法，可以實(shí)現(xiàn)從更少的測(cè)量中產(chǎn)生圖像，這無(wú)疑為X射線量子光學(xué)相干斷層掃描提供了重要思路。可以肯定的是，X射線鬼成像可以減少輻射劑量。因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，圖像質(zhì)量與總流量成正比，但高能光子（如X射線）會(huì)對(duì)生物有機(jī)體造成輻射損傷，因此如何降低輻射劑量，同時(shí)保持圖像質(zhì)量是一個(gè)根本問題。Zhang等［21］利用桌面X射線源，用預(yù)錄的一系列散斑場(chǎng)作為參考光信號(hào)，另一路放置待測(cè)物體，由桶探測(cè)器接收后進(jìn)行計(jì)算關(guān)聯(lián)成像。通過這種方法，可以成功地在超低X射線照度下，甚至在準(zhǔn)單光子水平下，獲得高質(zhì)量的X射線鬼成像圖像。與傳統(tǒng)的X射線成像相比，同一輻射劑量可以獲得較高的對(duì)比噪聲比，因此這項(xiàng)新技術(shù)可以大大減少對(duì)生物標(biāo)本的輻射損傷。在此之前，所有已發(fā)表的X射線鬼成像的重建都是一維的，因此探討二維和三維的X射線鬼成像是非常有醫(yī)學(xué)意義的。Kingston等［22］結(jié)合鬼成像和傳統(tǒng)斷層攝影技術(shù)，對(duì)X射線鬼斷層掃描技術(shù)給出了一些建議，提供間接和直接兩種方法來(lái)進(jìn)行X射線量子光學(xué)相干斷層掃描：（1）過濾后投影，通過重建二維鬼投影來(lái)獲得三維圖像；（2）同步迭代重建技術(shù)，直接從X射線的鬼斷層掃描成像數(shù)據(jù)到三維重建。目前還不清楚哪種方法會(huì)在該領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展中更有效。不過在未來(lái)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的改進(jìn)方法會(huì)逐漸成為X射線鬼成像的重要組成部分。

2.4用單像素探測(cè)進(jìn)行生物組織的透射成像

長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們一直關(guān)注的一個(gè)挑戰(zhàn)是，如何清楚地看到被渾濁介質(zhì)隱藏的物體，如生物組織，這對(duì)疾病的早期診斷有著重要的意義。光學(xué)方法是一個(gè)很好的候選者，具有非侵入性和快速成像的優(yōu)勢(shì)，并且不像電離輻射那樣會(huì)造成健康風(fēng)險(xiǎn)。然而，與超聲波或X射線相比，光學(xué)測(cè)量最大的問題是進(jìn)入組織的穿透深度較淺。一般的解決方案是模擬漫射光子的隨機(jī)傳播成像技術(shù)，如多譜光聲斷層攝影，或者混合熒光分子斷層攝影，此技術(shù)可以達(dá)到更深的穿透深度（在組織中超過1cm），但缺點(diǎn)是分辨率較低。Duran等［23］利用壓縮感知理論對(duì)生物組織進(jìn)行單像素成像，提供了一種能在散射介質(zhì)中成像的新技術(shù)。在此之前，單像素成像實(shí)驗(yàn)都是考慮沒有散射的照明傳輸，而在生物醫(yī)學(xué)中，通過散射介質(zhì)進(jìn)行圖像傳輸是至關(guān)重要的。因此需要展示一個(gè)完全嵌入在非齊次介質(zhì)中的吸收物體的單像素成像。作為初步的實(shí)驗(yàn)，Duran等［23］為一個(gè)被若干全息擴(kuò)散器隱藏的物體進(jìn)行單像素成像，可見單像素成像的效果在全波段都優(yōu)于傳統(tǒng)成像。為了進(jìn)一步測(cè)試在生物組織中的成像，隨后擴(kuò)散器被兩個(gè)3mm厚的雞胸肉所取代。對(duì)于這樣的組織厚度，多重散射是最終成像結(jié)果的主要影響因素。擊中目標(biāo)的光線由兩個(gè)疊加的部分組成：一個(gè)強(qiáng)大的漫射暈加上一個(gè)帶有弱信號(hào)的圖像。由圖可見，雖然單像素成像的分辨率仍然優(yōu)于傳統(tǒng)成像方法，但是對(duì)于不同波長(zhǎng)的光，單像素相機(jī)的效果呈現(xiàn)出了差異性。

篇3

[關(guān)鍵詞]乳腺腫瘤；血管生成；超聲；綜述

[中圖分類號(hào)]R445.1；R737.9　[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A　[文章編號(hào)]1671－7562(2008)03－0212－03

血管生成是乳腺癌進(jìn)展的重要因素，乳腺腫瘤血管在腫瘤發(fā)生、發(fā)展、浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移的各階段皆起著重要作用。隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展，乳腺內(nèi)微小病灶的檢出率越來(lái)越高，形態(tài)學(xué)方面的特征已不足以作為良、惡性病變的判斷標(biāo)準(zhǔn)，因此，如何利用血流這一重要信息提高乳腺良、惡性腫瘤的診斷準(zhǔn)確率，從而指導(dǎo)制定合理的治療方案已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一。目前超聲技術(shù)以簡(jiǎn)便易行、對(duì)血流狀況顯示理想以及無(wú)損傷的優(yōu)勢(shì)成為腫瘤血管的常規(guī)檢查手段，用于評(píng)價(jià)乳腺腫瘤的血供狀況，作者對(duì)此作一綜述。

1　腫瘤血管生物學(xué)特性

腫瘤血管生成是指新生血管在現(xiàn)有血管基礎(chǔ)上形成的過程，它是腫瘤細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞與其微環(huán)境通過腫瘤血管生成因子相互作用的結(jié)果。1971年，F(xiàn)olkman首次提出腫瘤細(xì)胞能分泌一種“腫瘤血管生成因子”學(xué)說(shuō)。隨著近年分子生物學(xué)與相關(guān)學(xué)科的研究，不僅證實(shí)了Folkman的觀點(diǎn)，而且已能分離純化出多種血管生成因子和血管抑制因子。

血管生成是個(gè)復(fù)雜的多步驟過程，包括內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移、分化為管狀結(jié)構(gòu)，這些步驟涉及到很多生長(zhǎng)因子、蛋白酶類、內(nèi)皮細(xì)胞間及內(nèi)皮細(xì)胞與其他支持細(xì)胞間的黏附分子等，如血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(VEGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)、血管生成因子(angiogenin)、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)等。大量實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果表明，血管生成在乳腺癌的發(fā)生、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移中起著重要作用。通過對(duì)小鼠乳腺的癌前病變及乳腺癌旁組織的研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌前病變向乳腺癌轉(zhuǎn)變之前新生血管增多；在動(dòng)物接種乳腺腫瘤細(xì)胞時(shí)應(yīng)用血管生成刺激因子，如FGF或VEGF等，則促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)、轉(zhuǎn)移，腫瘤微血管密度(MVD)增高；應(yīng)用腫瘤血管生成抑制劑，如凝血酶敏感素-1(throm―bospondin-1)或金屬蛋白酶組織抑制劑-4(TIMP-4)等，則可降低腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的幾率。

大量研究認(rèn)為，乳腺癌細(xì)胞能產(chǎn)生或分泌一系列物質(zhì)，促進(jìn)腫瘤組織大量血管生成，這是導(dǎo)致腫瘤具有較強(qiáng)的侵襲性及腫瘤復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移的重要原因?？梢娧苌膳c乳腺癌具有相互促進(jìn)的關(guān)系。

2　乳腺腫瘤血管的超聲檢測(cè)

2.1　彩色多普勒血流顯像(color Doppler flowing ima―ging，CDFI)和彩色多普勒能量圖(color Doppler ener-gy，CDE)

CDFI是在超聲二維成像的基礎(chǔ)上采集并疊加成多普勒頻移信號(hào)，并以彩色顯示的成像模式。它可用于顯示乳腺內(nèi)部及周邊的血流信號(hào)，判斷病灶內(nèi)血管的豐富程度，并可測(cè)量血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)，如收縮期峰值血流速度(PSV)、舒張末期血流速度(EDV)、阻力指數(shù)(RI)等。評(píng)價(jià)血供程度的一種方法是觀察病灶內(nèi)血管數(shù)量，它是指在一個(gè)超聲圖像的斷面上所能觀察到的最多血管數(shù)量。有研究認(rèn)為，如以血管數(shù)目為人乳腺癌的診斷標(biāo)準(zhǔn)，病灶周圍出現(xiàn)7根血管可獲得最高的診斷準(zhǔn)確性(78.3％)，出現(xiàn)8根血管則可達(dá)到100.0％的特異性，但敏感性僅52.0％。另一種判斷血供豐富程度的方法是按病灶內(nèi)血流信號(hào)的多少進(jìn)行分級(jí)。Adler等將腫物的供血依血流信號(hào)豐富程度分為4級(jí)：0級(jí)――病灶內(nèi)未見血流信號(hào)；I級(jí)――少量血流，可見1―2處點(diǎn)狀血流，管徑

CDE是在CDFI的基礎(chǔ)上應(yīng)用紅細(xì)胞的能量積分，使血流顯示范圍擴(kuò)大到機(jī)器雜波水平以下，利用能量信號(hào)獲得全方位的血流信息，特別是在腫瘤內(nèi)可以達(dá)到動(dòng)脈血管造影的效果。由于CDFI受檢測(cè)部位的深淺、聲束的夾角和血流速度的影響，故難以顯示乳腺癌內(nèi)部的低速血流，對(duì)小血管的分支難以完整清晰顯示。而CDE以能量的方式顯示彩色血流，不受血流速度、聲束夾角等影響，提高了對(duì)低速血流顯示的敏感性。有學(xué)者對(duì)826個(gè)乳腺腫瘤血供程度用CDE進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，惡性組中68％的腫瘤血流豐富，而良性組僅36％，所以CDE診斷乳腺癌的價(jià)值受到重視。其探測(cè)早期乳腺癌的彩色血流敏感性高于CDFI，但CDE不能顯示方向，無(wú)具體量化指標(biāo)，容易受到胸壁呼吸運(yùn)動(dòng)的干擾。在二維超聲的基礎(chǔ)上，CDFI和CDE相結(jié)合可提高乳腺癌診斷的準(zhǔn)確率。

2.2　超聲造影

超聲造影是超聲領(lǐng)域的新發(fā)展。通過經(jīng)外周靜脈注射聲學(xué)造影劑，造影劑進(jìn)入血液循環(huán)中產(chǎn)生的微氣泡及形成的氣一液界面可增強(qiáng)血流多普勒信號(hào)，有助于充分顯示腫瘤血管，提高診斷的敏感性。當(dāng)乳腺組織界面回聲較復(fù)雜，對(duì)灰階超聲所顯示的異?；芈曤y以判斷是否為腫瘤時(shí)常需結(jié)合該區(qū)域血流情況，常規(guī)彩色多普勒乃至能量多普勒對(duì)小于1 cm病灶內(nèi)的血管檢測(cè)效果不佳，而運(yùn)用超聲造影可彌補(bǔ)這一缺陷。

Goldberg等還對(duì)超聲造影劑進(jìn)行了前哨淋巴結(jié)的動(dòng)物研究，造影劑增強(qiáng)掃描不僅能顯示前哨淋巴結(jié)，還能顯示淋巴結(jié)內(nèi)的血管血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，可以判斷淋巴結(jié)的良、惡性。該方法如能應(yīng)用到臨床，則有望降低淋巴結(jié)的活檢率。

超聲造影存在的一些不足：每次只能重點(diǎn)檢查1個(gè)病灶；當(dāng)病灶位置過深或顯示困難時(shí)，檢查效果亦不夠滿意；另外，超聲造影對(duì)一些少血管病灶的顯像及鑒別存在一定困難。隨著更特異性對(duì)比劑和實(shí)時(shí)造影匹配成像技術(shù)(cnTI)的研制和發(fā)展，超聲造影技術(shù)將日趨完善，以滿足臨床應(yīng)用的需要。

2.3　三維超聲

三維超聲成像檢查在一定程度上彌補(bǔ)了二維超聲的不足，提供了腫塊直觀、立體的形態(tài)和腫塊血供的三維模式，對(duì)乳腺良、惡性腫瘤的鑒別診斷具有一定價(jià)值。

近年隨著三維重建技術(shù)發(fā)展以及一體化容積探頭的應(yīng)用，三維圖像分辨力明顯提高。目前三維超聲的主要應(yīng)用模式有多平面重建成像、表面成像、透明成像以及三維血管樹成像。在乳腺腫瘤的診斷中運(yùn)用的三維超聲技術(shù)是血管樹成像，它能較直觀地顯示乳腺腫

瘤血管及其空間分布，并可與其他新技術(shù)聯(lián)合運(yùn)用。Forsberg等將三維血管樹成像技術(shù)應(yīng)用于乳腺腫瘤的超聲造影中，認(rèn)為二者聯(lián)合使用能較清晰、直觀地顯示腫瘤內(nèi)部細(xì)小血管及空間分布。

3　超聲與光學(xué)結(jié)合評(píng)價(jià)乳腺腫瘤血管

目前，雖然臨床最常用的乳腺檢查方法仍以乳腺x線攝影和超聲顯像為主，但是由于光學(xué)成像方法具有無(wú)損傷的特性和在提高檢測(cè)效率上的巨大潛力，已日益受到研究者的關(guān)注。近20年來(lái)，生物醫(yī)學(xué)中有關(guān)光學(xué)的研究發(fā)展迅速，尤其是近紅外光成像技術(shù)的發(fā)展。近紅外成像技術(shù)在臨床中被廣泛應(yīng)用于乳腺腫瘤的檢測(cè)。在紅光和近紅外光譜區(qū)，存在一個(gè)波長(zhǎng)在600～1300 nm的光學(xué)窗，對(duì)乳腺組織具有較強(qiáng)的穿透力。癌變組織增生速度快，代謝異常旺盛，導(dǎo)致局部供血量和耗氧量增加，使得在780 nm附近的光吸收較周圍組織大，可以將近紅外光子作為探針，利用正常組織與異物(如腫瘤)間的光學(xué)差異，得到組織的二維或三維圖像。因此，通過進(jìn)一步研究軟組織的光學(xué)特性，探索用光學(xué)方法對(duì)乳腺腫瘤進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)已成為一個(gè)國(guó)際性的課題。

近紅外線透射掃描是乳腺檢查的常用方法，它主要是利用近紅外發(fā)射器發(fā)出特定波長(zhǎng)的光照射于乳腺組織，由于血管和不同的組織結(jié)構(gòu)對(duì)紅外光的選擇性吸收，穿透后的光經(jīng)另一側(cè)的紅外攝像機(jī)采集和計(jì)算機(jī)處理，以監(jiān)視屏上不同灰階度對(duì)比的影像作為評(píng)定病變性質(zhì)的依據(jù)。近紅外線透照技術(shù)具有價(jià)廉、安全，對(duì)患者無(wú)損傷，且圖像直觀，血管顯示清晰，定位效果好等優(yōu)點(diǎn)，但由于使用的是恒定強(qiáng)度的光源，受乳腺組織解剖特點(diǎn)的影響，透射光因強(qiáng)烈的散射而無(wú)法達(dá)到足夠的分辨率，診斷符合率低。

乳腺光學(xué)成像的另一種方法是漫射光層析成像技術(shù)(diffuse optical tomography，DOT)。軟組織腫瘤部位的含氧血紅蛋白(HbO)和去氧血紅蛋白(Hb)濃度及其氧飽和度(So)與正常部分不同。DOT就是利用光與上述生理指標(biāo)密切而靈敏的聯(lián)系，通過對(duì)組織體穿透能力較強(qiáng)的近紅外光(波長(zhǎng)670～970 tim)照射組織體，由光電探測(cè)陣列采集漫射光，并取相關(guān)算法反推光學(xué)參數(shù)空間分布進(jìn)而反映關(guān)聯(lián)的生理變化。DOT系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)便、無(wú)損傷、低價(jià)、功能成像等優(yōu)勢(shì)，有望在臨床醫(yī)學(xué)診斷中發(fā)揮重要作用。該技術(shù)的物理基礎(chǔ)是生物組織的吸收特性在近紅外光波段具有窗口效應(yīng)，且組織體對(duì)近紅外光的吸收變化與組織體的血紅蛋白氧化水平密切相關(guān)，因此，通過檢測(cè)經(jīng)過組織體散射的近紅外光可實(shí)現(xiàn)對(duì)人體生理狀況的變化、新生兒大腦供氧、早期乳腺腫瘤的血供等情況的監(jiān)測(cè)。

但是DOT技術(shù)無(wú)法對(duì)腫瘤進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，而超聲成像可檢測(cè)到幾個(gè)毫米直徑大小的組織變化和損傷，通過對(duì)圖像的分析來(lái)進(jìn)行定位。把DOT技術(shù)和超聲波成像集成為一體，可以有機(jī)地綜合DOT的功能成像信息和超聲波成像的定位和空間信息，達(dá)到對(duì)乳腺腫瘤的準(zhǔn)確定位與定性診斷。因此該系統(tǒng)具有傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像設(shè)備所不具有的優(yōu)點(diǎn)，其對(duì)良惡性腫瘤具有較強(qiáng)的分辨能力，有望為臨床醫(yī)生提供更為直接的診斷依據(jù)。

篇4

關(guān)鍵詞：光聲成像，光聲信號(hào)，耦合液

 

1 引言

光聲層析成像技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的一種新型的無(wú)損傷的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，它是用時(shí)變的光束照射吸收體膨脹而產(chǎn)生超聲壓，利用超聲換能器在各個(gè)方向探測(cè)從吸收體中傳播出來(lái)的光聲壓，通過相應(yīng)的圖像重建算法，可以重建出吸收體的光吸收分布。該方法結(jié)合了純光學(xué)成像和純聲學(xué)成像的優(yōu)點(diǎn)，可以得到高分辨率高對(duì)比度的重建圖像。

為了進(jìn)一步提高光聲重建圖像的質(zhì)量，或者將光聲層析成像推向臨床應(yīng)用研究，很多研究者提出了各種各樣的光聲信號(hào)采集與光聲成像系統(tǒng)以及與之相適用的各種圖像重建算法，或者報(bào)道了一些模擬生物樣品或者活體組織功能的光聲成像檢測(cè)。

本文提出了利用與組織聲速匹配的耦合液進(jìn)行光聲成像，并配置了幾種適合于組織聲速的超聲耦合液：調(diào)節(jié)水溫、調(diào)節(jié)鹽水濃度、調(diào)節(jié)甘油溶度等。由研究表明，通過耦合液進(jìn)行聲速匹配后，重建圖像的對(duì)比度和空間分辨率得到明顯提高。。

2 理論分析

光聲重建就是對(duì)光吸收的空間分布的反演。在空間某一位置接收到的光聲壓p(r,t)和光吸收系數(shù)的分布A(r)的關(guān)系可以表達(dá)為

（1）

其中是等壓膨脹系數(shù)，c0是聲速，cp為比熱，I0為光強(qiáng)，r表示光聲壓的場(chǎng)點(diǎn)位置，表示光聲源的位置，表示場(chǎng)點(diǎn)到源點(diǎn)的距離。由于探測(cè)器接收后的信號(hào)不是實(shí)際的光聲信號(hào)p(r,t)，而是光聲壓和探測(cè)器的脈沖響應(yīng)h(t)的卷積。。為了濾去探測(cè)器的脈沖響應(yīng)，把光聲壓和脈沖響應(yīng)信號(hào)都變換到頻域處理，然后再逆變換得到：

（2）

其中和分別是探測(cè)器接收到的光聲信號(hào)和探測(cè)器的脈沖響應(yīng)的傅立葉變換，為截止頻率，是濾波的窗函數(shù)。探測(cè)器的脈沖響應(yīng)是通過聚焦透鏡把弱激光聚焦到一塊黑膠帶上產(chǎn)生的光聲信號(hào)，水聽器在黑膠帶后面接收到的光聲信號(hào)作為探測(cè)器的脈沖響應(yīng)信號(hào)。

光聲信號(hào)在不同聲速組織中會(huì)產(chǎn)生聲的反射和折射，當(dāng)光聲信號(hào)從組織中以入射角為傳播出組織時(shí)，其折射角與光聲信號(hào)在組織中聲速和耦合液中的聲速有關(guān)，具體表達(dá)式如下：

（3）

式中λ1、λ2分別為超聲波在組織和耦合液中的波長(zhǎng)；、分別為超聲波在組織和耦合液中的聲速。當(dāng)聲速，則，即不存在聲的折射。表1為超聲在各種組織中傳播聲速。。

表1 各種組織的聲速

篇5

讀數(shù)識(shí)別是讓被識(shí)別人口述屏幕上的文字，借此判斷被識(shí)別者的真實(shí)情況。

反光識(shí)別和讀數(shù)識(shí)別是人臉識(shí)別的兩種方式。

人臉識(shí)別：

人臉識(shí)別，是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。用攝像機(jī)或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動(dòng)在圖像中檢測(cè)和跟蹤人臉，進(jìn)而對(duì)檢測(cè)到的人臉進(jìn)行臉部識(shí)別的一系列相關(guān)技術(shù)，通常也叫做人像識(shí)別、面部識(shí)別。

篇6

[關(guān)鍵詞] 嗅覺; 嗅覺障礙; 評(píng)估方法; 動(dòng)物實(shí)驗(yàn); 文獻(xiàn)綜述

[中圖分類號(hào)] R339.12 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1671-7562(2010)04-0434-04

doi:10.3969/j.issn.1671-7562.2010.04.041

嗅覺是人體原始的感覺功能之一,它同視覺、聽覺一樣,是人體捕獲外界信息的特殊裝置。嗅覺還可以通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)影響人的情緒、調(diào)節(jié)生命周期。嗅覺障礙患者對(duì)周圍的事物不感興趣,反應(yīng)平淡,生活質(zhì)量下降,更可以造成精神上的壓抑或憂郁。王鴻等[1]報(bào)道用T&T測(cè)試法測(cè)試了1 035例慢性鼻竇炎鼻息肉患者,86.3%的患者有嗅覺功能障礙,與患者的主訴有極顯著的差異,說(shuō)明嗅覺功能改變沒有受到患者的注意。近幾年隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求的提高,對(duì)嗅覺障礙的關(guān)注程度有了很大的提高。

嗅覺評(píng)估不僅僅是要判斷嗅覺功能是否正常,還需要進(jìn)一步判斷嗅覺障礙的程度、性質(zhì)、部位等因素,如果能提示病因以及預(yù)后則更有臨床、實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的價(jià)值。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中關(guān)于嗅覺功能的研究已經(jīng)有了較長(zhǎng)的歷史,出現(xiàn)了多種實(shí)驗(yàn)方法,但是目前為止還沒有一個(gè)全面、客觀、高特異性的金標(biāo)準(zhǔn)方法出現(xiàn),本文就目前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的常見的嗅覺評(píng)估方法進(jìn)行一個(gè)概括性的介紹。

1 行為學(xué)方法

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)的最大區(qū)別在于動(dòng)物無(wú)法準(zhǔn)確地和實(shí)驗(yàn)者交流,所以行為學(xué)方法在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中就顯得極為重要。嗅敏動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶能力、尋食能力等與嗅覺有很高的相關(guān)性,可以觀察、記錄其行為學(xué)的改變,從而判斷其嗅覺功能的變化。目前報(bào)道較多的可以評(píng)估嗅覺功能的行為學(xué)方法有以下幾種。

1.1 埋藏食物小球?qū)嶒?yàn)(buried food pellet test,BFPT)

BFPT是目前最常用于檢測(cè)動(dòng)物嗅覺功能的行為學(xué)檢測(cè)方法[2]。目前比較通用的方法由Nathan等[3]于2004年報(bào)道,他的實(shí)驗(yàn)中使用找尋食物小球等待時(shí)間作為數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,即從小鼠被隨機(jī)放置于盒子中開始,到小鼠揭開食物小球并用它的前爪或牙齒抓住食物小球的時(shí)間,如果5 min(300 s)內(nèi)小鼠未找到食物小球,即被移走。林靜等[4]以300 s(5次測(cè)試的平均值)內(nèi)未找到食物小球作為判定小鼠存在嗅覺功能障礙的標(biāo)準(zhǔn),并認(rèn)為以300 s作為分組標(biāo)準(zhǔn)是合理的。

1.2 嗅覺測(cè)量?jī)x

Slotnick等[5]利用行為學(xué)原理設(shè)計(jì)出一種用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的嗅覺測(cè)量?jī)x,可以通過改變氣味的濃度后觀察動(dòng)物的行為學(xué)變化來(lái)評(píng)價(jià)其嗅覺。該系統(tǒng)經(jīng)眾多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其對(duì)動(dòng)物嗅覺的檢測(cè)是有效的[6],因操作方便且可進(jìn)行多種設(shè)計(jì),此方法被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物嗅覺功能的評(píng)估。

1.3 雙瓶實(shí)驗(yàn)

有研究證實(shí)小鼠、大鼠在分辨某些物質(zhì)的時(shí)候主要是依賴于嗅覺而非味覺,例如鹽酸、鹽酸奎寧(quinine HCl, QHCl)等有一定揮發(fā)性的物質(zhì) [7]。因嗅覺障礙時(shí)動(dòng)物分辨飲用水和實(shí)驗(yàn)溶液的能力下降,通過兩種溶液被動(dòng)物飲用的程度可以評(píng)估動(dòng)物嗅覺障礙的程度。

1.4 幼鼠超聲發(fā)聲實(shí)驗(yàn)

新生小鼠嗅覺的產(chǎn)生比其他的感覺要早。新生小鼠嗅到成年鼠窩的氣味時(shí)可發(fā)出一種超聲作為回應(yīng),檢測(cè)這種超聲的出現(xiàn)與否可以判斷其嗅覺功能是否正常[8]。Lemasson等[8]用3-甲基吲哚來(lái)破壞新生小鼠的嗅上皮,結(jié)果成功地證實(shí)了該檢測(cè)方法的可行性。而且在該實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)由于被破壞嗅覺的小鼠無(wú)法正確識(shí)別,其生存率大大降低,證明了嗅覺對(duì)新生小鼠有極其重要的作用。

行為學(xué)方法在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的嗅覺評(píng)估中有很重要的作用,歷史悠久、技術(shù)成熟,實(shí)驗(yàn)方法較為簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)裝置花費(fèi)較少,對(duì)嗅覺功能的初步評(píng)估價(jià)值較為肯定(尤其是埋藏食物小球?qū)嶒?yàn)和Slotnick的嗅覺測(cè)量?jī)x),可行性及可重復(fù)性較高。需要注意的是本類實(shí)驗(yàn)受個(gè)體差異影響較大,實(shí)驗(yàn)前應(yīng)經(jīng)預(yù)評(píng)估剔除先天差異比較大的個(gè)體,而且樣本量不宜過小,有時(shí)候還需對(duì)動(dòng)物進(jìn)行預(yù)先的訓(xùn)練。為保證實(shí)驗(yàn)的客觀性,需要很好地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與控制,有時(shí)連晝夜節(jié)律等變化的影響都需要考慮在內(nèi)。行為學(xué)測(cè)試結(jié)果對(duì)嗅覺功能評(píng)估只是一個(gè)綜合的結(jié)果,對(duì)嗅覺障礙程度、部位等的判斷較差,如果能結(jié)合嗅覺誘發(fā)電位等客觀檢查可以做到更加客觀、可信。在過去的實(shí)驗(yàn)中行為學(xué)測(cè)試往往與組織學(xué)檢查相結(jié)合,既增加了實(shí)驗(yàn)的客觀性,又為進(jìn)一步研究嗅覺產(chǎn)生機(jī)制或嗅覺障礙的原因提供了基礎(chǔ)。

2 客觀評(píng)估方法

嗅覺的感受、傳導(dǎo)是個(gè)比較復(fù)雜的過程,氣味分子通過鼻腔到達(dá)嗅黏膜后被其表面的黏液所吸附,進(jìn)而在黏膜層中擴(kuò)散,到達(dá)嗅細(xì)胞。達(dá)到閾濃度的氣味分子可刺激嗅細(xì)胞產(chǎn)生嗅覺電位,這是其感受過程。產(chǎn)生的嗅覺電位通過嗅神經(jīng)穿過篩骨篩板,到達(dá)嗅球,其內(nèi)有第2級(jí)神經(jīng)元,再通過嗅束傳導(dǎo)至初級(jí)嗅皮質(zhì)及皮質(zhì)內(nèi)側(cè)核,而后至海馬回的內(nèi)嗅皮層即次級(jí)嗅皮層,神經(jīng)沖動(dòng)引起大腦皮層的激活才能最后引發(fā)嗅覺。嗅覺功能的客觀評(píng)估方法包括了對(duì)嗅覺感受、傳導(dǎo)通路上各種指標(biāo),例如影像學(xué)、電生理學(xué)、組織學(xué)等的測(cè)量。目前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中使用較多的及可能有較大發(fā)展前景的客觀評(píng)估方法包括以下幾類。

2.1 組織學(xué)方法

這里的組織學(xué)是泛指解剖取組織后進(jìn)行的所有檢查,包括大體解剖學(xué)、病理學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)等諸多學(xué)科的檢查方法。嗅覺系統(tǒng)的改變既可以由病變本身引起也可以是因?yàn)樾嵊X障礙后的退行性變引起。組織檢查比結(jié)構(gòu)影像檢查更有評(píng)估價(jià)值,因其可以更好地提示病因,也利于更好地研究嗅覺通路和嗅覺障礙產(chǎn)生的機(jī)制。目前組織學(xué)方法在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中有很廣泛的應(yīng)用,從部位選擇上看整個(gè)嗅覺傳導(dǎo)通路包括從嗅黏膜直到海馬回的內(nèi)嗅皮層都有報(bào)道,從實(shí)驗(yàn)方法上看更是復(fù)雜多樣,最常用的幾種方法有如下幾種。

2.1.1 病理學(xué)檢查

這是早期免疫學(xué)技術(shù)及分子生物學(xué)技術(shù)還不是很發(fā)達(dá)時(shí)常用的檢查手段,在早期嗅覺研究中有較多的應(yīng)用,在嗅覺障礙的動(dòng)物標(biāo)本上可以看到細(xì)胞凋亡、空泡等變化,雖然特異性較差,但是也能提供宏觀的信息,現(xiàn)在常常和其他檢查方法一起使用,例如在陳志宏等的實(shí)驗(yàn)中在進(jìn)行其他檢查之前使用了HE染色方法檢查了模型小鼠的嗅上皮,發(fā)現(xiàn)其嗅上皮變薄,其中的感覺神經(jīng)元的細(xì)胞核層數(shù)變少[9]。

2.1.2 蛋白及核酸表達(dá)的檢查

對(duì)相應(yīng)組織中某些標(biāo)志性蛋白及核酸的檢查可以間接地反映嗅覺功能及提示嗅覺障礙的原因。例如用免疫組化方法檢查嗅覺通路中嗅標(biāo)記蛋白(olfactory marker protein, OMP)、酪氨酸羥(tyrosine hybroxylas, TH)、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)、c-Fos蛋白等標(biāo)記物在許多文獻(xiàn)中都有記載。Buron等[10]在丙酮吸入誘導(dǎo)的嗅覺障礙實(shí)驗(yàn)中使用了嗅上皮組織的OMP及增殖細(xì)胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)作為觀察指標(biāo),發(fā)現(xiàn)丙酮對(duì)于嗅上皮的損傷是有選擇性的。有學(xué)者使用多巴胺及細(xì)小白蛋白作為標(biāo)記物進(jìn)行免疫組化檢查,發(fā)現(xiàn)失嗅動(dòng)物模型的嗅球中含多巴胺及細(xì)小白蛋白的神經(jīng)元細(xì)胞數(shù)量明顯減少,認(rèn)為通過該失嗅動(dòng)物模型可以對(duì)嗅球萎縮進(jìn)行定量描述,提示多巴胺及細(xì)小白蛋白在嗅球中的表達(dá)對(duì)于失嗅的作用[11]。c-Fos蛋白可反映大腦組織活動(dòng)程度,對(duì)c-Fos蛋白的觀察可以一定程度上起到功能磁共振的作用[12]。

2.2 電生理學(xué)方法

2.2.1 嗅電圖

將電極直接置于嗅區(qū)黏膜,當(dāng)其接受嗅素刺激時(shí)記錄到的一種慢相負(fù)性電位變化稱為嗅電圖,目前普遍認(rèn)為它是單個(gè)嗅細(xì)胞電位變化的總和,嗅電圖已經(jīng)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得到證實(shí)[13]。嗅電圖最大的缺陷在于雖然其對(duì)嗅黏膜損傷引起的嗅覺障礙有較大的意義,但是對(duì)于黏膜后傳導(dǎo)通路以及嗅球、海馬回等中樞病變導(dǎo)致的嗅覺障礙沒有什么評(píng)估價(jià)值。

2.2.2 嗅覺腦電圖

嗅覺誘發(fā)腦電圖是指在給予嗅刺激時(shí),實(shí)驗(yàn)對(duì)象的腦電圖可發(fā)生變化,Hirano等[14]用狗做實(shí)驗(yàn)時(shí)成功地獲得了該變化,在他的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)腦電圖的快波對(duì)嗅覺功能的意義較大。嗅覺誘發(fā)腦電圖又相繼在大鼠等其他動(dòng)物身上得到了驗(yàn)證[15]。嗅覺腦電圖產(chǎn)生的機(jī)制還不是很明確,而且其特異性不是很高,故目前在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中研究、應(yīng)用的較少。

2.2.3 嗅覺誘發(fā)電位

又稱為嗅覺事件相關(guān)電位(olfactory event-related potentials,OERP),最早是用電刺激動(dòng)物嗅黏膜時(shí)在頭皮特定部位記錄到穩(wěn)定的腦電位的變化,該方法經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展后認(rèn)為其和自然嗅覺之間有一定的差距,故逐漸被化學(xué)氣味誘導(dǎo)的嗅覺誘發(fā)電位所取代,目前使用的已經(jīng)比較少。早期化學(xué)氣味刺激除了有嗅覺刺激外還常常伴有物理刺激及對(duì)三叉神經(jīng)的化學(xué)刺激,這些非嗅刺激干擾了正常嗅覺誘發(fā)電位的獲得。隨著僅能興奮嗅覺系統(tǒng)而不興奮三叉神經(jīng)系統(tǒng)的化學(xué)物質(zhì)如香草醛等,以及Kobal式嗅覺刺激器的出現(xiàn),嗅覺誘發(fā)電位研究成為嗅覺研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。嗅覺誘發(fā)電位儀至少包括嗅覺刺激器及腦電采集系統(tǒng),測(cè)量時(shí)需要在電聲屏蔽室進(jìn)行,且需要給予一定的白噪聲掩蔽刺激探頭釋放刺激時(shí)產(chǎn)生的干擾噪聲。目前動(dòng)物嗅覺誘發(fā)電位各波的具體來(lái)源以及與疾病間的相互關(guān)系還不清楚,嗅覺誘發(fā)電位的出現(xiàn)是否意味著動(dòng)物確實(shí)產(chǎn)生了嗅覺還不能肯定,所以用來(lái)證明嗅覺傳導(dǎo)通路是否暢通比較可行[16],而暫不能用于嗅性疾病的定位、定性診斷。嗅覺誘發(fā)電位應(yīng)該是最可能成為動(dòng)物嗅覺評(píng)估客觀標(biāo)準(zhǔn)的檢查方法。

3 影像學(xué)方法

3.1 嗅覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)影像檢查

有研究證明嗅球及嗅束等神經(jīng)結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)與周圍神經(jīng)沖動(dòng)的輸入有關(guān)[17],所以嗅覺障礙后嗅覺系統(tǒng)各部位可有一定的不依賴于年齡的結(jié)構(gòu)改變,通過磁共振影像檢查可以發(fā)現(xiàn)這些改變,例如嗅球體積變小、嗅溝缺失或變淺、嗅束缺失等現(xiàn)象,從而間接評(píng)價(jià)嗅覺功能。

3.2 嗅覺系統(tǒng)功能影像檢查

這是目前嗅覺研究的熱點(diǎn)方向之一,主要技術(shù)有功能性磁共振成像(fMRI)、PET成像和腦信號(hào)的光學(xué)成像等。

3.2.1 功能磁共振檢查

功能磁共振檢查技術(shù)有很多,用于嗅覺系統(tǒng)功能的fMRI技術(shù)主要是(blood level dependent fMRI, BOLD fMRI),當(dāng)氧合血紅蛋白的比例增加時(shí)或去氧血紅蛋白含量減少時(shí),T2信號(hào)縮短效應(yīng)減弱,表現(xiàn)為MR信號(hào)增強(qiáng)。嗅覺功能成像既能反映血流的變化,也能反映神經(jīng)元活動(dòng)的代謝變化,近些年在研究神經(jīng)功能方面發(fā)揮著巨大的作用,特別是fMRI無(wú)放射暴露,可反復(fù)測(cè)試,且時(shí)間、空間分辨率要優(yōu)于PET成像,故是目前嗅覺功能成像的主要方法。在大鼠實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)證實(shí),7 T的fMRI能夠顯示氣味刺激后大鼠嗅球的活化[11]。其空間分辨率很高,對(duì)于研究嗅覺相關(guān)皮層的定位、嗅覺功能障礙情況下嗅覺相關(guān)皮層反應(yīng)的變化等有極大的應(yīng)用價(jià)值。有學(xué)者擬通過信息技術(shù)將嚙齒類動(dòng)物嗅球的激活圖像編成二維的氣味圖(OdorMap,OM)及氣味圖數(shù)據(jù)庫(kù)(OdorMap Database,OMDB)以利于嗅覺工作者對(duì)嗅覺系統(tǒng)的研究[18]。功能磁共振應(yīng)用在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的嗅覺評(píng)估中需要注意的是:首先動(dòng)物是不能配合磁共振檢查的,故需要在麻醉下進(jìn)行;其次磁共振是強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境,故嗅覺刺激裝置不能由金屬制成。

3.2.2 腦功能光學(xué)成像

腦功能光學(xué)成像是近年來(lái)神經(jīng)外科的熱點(diǎn)研究方向,目前主要的實(shí)驗(yàn)技術(shù)有激光散斑襯比成像和內(nèi)源信號(hào)光學(xué)成像。而應(yīng)用于嗅覺功能檢查的主要是內(nèi)源信號(hào)光學(xué)成像,這里所指的內(nèi)源信號(hào),并不是神經(jīng)元所表現(xiàn)出來(lái)的電信號(hào),而是指由神經(jīng)元活動(dòng)所引起的有關(guān)物質(zhì)組分、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而導(dǎo)致其光學(xué)特性的變化,在與某些特定波長(zhǎng)的光量子相互作用后,得到的包含了這些特性的光信號(hào),包括:血紅蛋白信號(hào)、氧合血紅蛋白信號(hào)、光散射特征信號(hào)等[19-20]。許多生理性過程如血紅蛋白氧合度、細(xì)胞色素的氧合狀態(tài)、神經(jīng)膠質(zhì)和神經(jīng)元腫脹、功能性血流量改變等變化,都會(huì)影響到組織光反射特性的改變。通過探測(cè)反射光的變化量,就可以獲得這種特異性的內(nèi)源光學(xué)信號(hào)。內(nèi)源光學(xué)信號(hào)成像在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中已用于多種腦功能皮層功能的檢查,比如視覺(貓、小鼠等)、軀體感覺皮層(大鼠、貓、松鼠猴等)、聽覺皮層(南美栗鼠、貓、雪貂等)。Bathellier等[21]在實(shí)驗(yàn)中使用了內(nèi)源光學(xué)信號(hào)原理和突觸素?zé)晒鈽?biāo)記兩種方法分別獲得了香芹酮、苯甲酸甲酯刺激后大鼠嗅球的激活情況,在內(nèi)源光學(xué)信號(hào)成像下,激活的嗅小球反光率下降,呈相對(duì)的冷色調(diào),而在熒光標(biāo)記實(shí)驗(yàn)中激活區(qū)域熒光反應(yīng)較強(qiáng)。雖然內(nèi)源光學(xué)信號(hào)成像的時(shí)空分辨率都較高,但是其穿透腦皮層的能力受限(大約數(shù)百微米),所以對(duì)于深層腦組織的觀察就沒有什么效果了。由于內(nèi)源光學(xué)信號(hào)的確切生理來(lái)源至今沒有定論,所以為了闡述內(nèi)源光信號(hào)對(duì)應(yīng)的生理意義及其與神經(jīng)元電活動(dòng)的關(guān)系,還需要與其他方法進(jìn)行對(duì)比研究。

從其他感覺的評(píng)估方法來(lái)看,功能磁共振和誘發(fā)電位是研究的發(fā)展方向,但目前嗅覺產(chǎn)生、傳導(dǎo)機(jī)制尚未完全明了,相關(guān)檢查技術(shù)尚處于起步階段,還需要進(jìn)行大量的研究。目前的嗅覺研究可以根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求及實(shí)驗(yàn)條件選擇不同的實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)方法的組合。嗅覺誘發(fā)電位及功能磁共振檢查由于其初期投入較大,對(duì)硬件及技術(shù)條件要求較高,開展難度較大,在國(guó)內(nèi)只有少數(shù)醫(yī)院在從事這方面的實(shí)驗(yàn)。行為學(xué)方法操作簡(jiǎn)單,技術(shù)成熟,效果肯定,有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。組織學(xué)方法對(duì)于機(jī)理的研究十分重要,并且隨著對(duì)嗅覺認(rèn)知的加深,越來(lái)越多的標(biāo)記物被發(fā)現(xiàn),評(píng)估方法也越來(lái)越豐富。如果可以出現(xiàn)一種簡(jiǎn)單易行的嗅覺評(píng)估方法,那么可以極大地促進(jìn)嗅覺的研究。

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篇7

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，微波信號(hào)面臨的問題越來(lái)越突出，由于微波傳輸在長(zhǎng)距離傳輸過程中存在大量損耗，寬帶近乎無(wú)窮，結(jié)合微波射頻工程和光電子傳輸與處理技術(shù)，促進(jìn)射頻微波信號(hào)的廣泛應(yīng)用。本文基于微波射頻信號(hào)的光學(xué)發(fā)生、傳輸處理技術(shù)以及應(yīng)用而展開，探討射頻微波信號(hào)在光纖中傳輸及處理技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】射頻微波信號(hào) 光纖 傳輸 處理技術(shù)

隨著微波射頻信號(hào)與光電子傳輸處理工程緊密結(jié)合，微波光子學(xué)得以迅速發(fā)展。微波光子學(xué)不僅解決了傳統(tǒng)電子在光學(xué)上的損耗，而且在性能上具有更大的優(yōu)勢(shì)。該學(xué)科通過結(jié)合射頻微波信號(hào)和光纖接入技術(shù)，引入射頻信號(hào)光纖傳輸技術(shù)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用直接推動(dòng)通信技術(shù)逐漸向高速、低成本的方向發(fā)展。

1 微波信號(hào)光學(xué)的發(fā)展促進(jìn)微波射頻信號(hào)的光學(xué)發(fā)生

微波信號(hào)光學(xué)是指光子學(xué)器件在微波信號(hào)頻段的研究、應(yīng)用，簡(jiǎn)言之，就是研究微波和光波相關(guān)信息的學(xué)科。最早的研究主要在調(diào)節(jié)關(guān)源、傳輸介質(zhì)以及光學(xué)可控、可探測(cè)等核心技術(shù)。近年來(lái)伴隨著微波信號(hào)光學(xué)在電子工程領(lǐng)域、光通信領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使得微波光子學(xué)逐步出現(xiàn)高頻化、集成化、低成本的趨勢(shì)。由于光纖傳輸射頻微波信號(hào)具有寬帶大、損耗小的特點(diǎn)，在處理信號(hào)的過程中可以為射頻信號(hào)提供更長(zhǎng)得時(shí)間，使得射頻微波信號(hào)在光纖中更好的提供處理信號(hào)的采樣率，增強(qiáng)抗電磁干擾性能。尤其是在射頻微波信號(hào)的變頻處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、濾波處理等方面產(chǎn)生的ROF傳輸微波信號(hào)使得信號(hào)的傳輸和處理技術(shù)日益成熟、系統(tǒng)更加完善。

2 射頻微波信號(hào)的光學(xué)處理

2.1 光纖傳輸系統(tǒng)―ROF系統(tǒng)

光纖無(wú)限ROF系統(tǒng)為未來(lái)移動(dòng)互聯(lián)與無(wú)限介入網(wǎng)絡(luò)提供優(yōu)質(zhì)的交互式寬帶多媒體服務(wù)，該系統(tǒng)由三部分組成，包括復(fù)雜射頻微波信號(hào)處理中心站、實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換及接受發(fā)射無(wú)線基點(diǎn)和傳輸射頻微波信號(hào)的光纖網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)工作原理類似現(xiàn)在軟件工程的“云”，在ROF系統(tǒng)中，射頻微波信號(hào)從中心站傳輸?shù)礁鱾€(gè)基點(diǎn)，在各個(gè)基點(diǎn)借助光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線的發(fā)射與接受?；c(diǎn)發(fā)射與接受的過程中無(wú)需任何頻率轉(zhuǎn)換，信號(hào)的處理集中在中心站且被多個(gè)基點(diǎn)共享這種中心站和基點(diǎn)之間的相互聯(lián)系，相互共享，實(shí)現(xiàn)了不同速率數(shù)據(jù)之間的傳輸，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源使用頻率，實(shí)現(xiàn)資源的動(dòng)態(tài)管理，降低網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)、安裝成本，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)。因此，這種技術(shù)在未來(lái)有望在寬帶接入、移動(dòng)通信、車載通信等方面廣泛應(yīng)用。

2.2 射頻信號(hào)光纖傳輸技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

射頻信號(hào)光纖傳輸技術(shù)是光纖無(wú)限系統(tǒng)最直接的系統(tǒng)鏈路結(jié)，其中IF-over-Fibre系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的信號(hào)傳輸不易受光纖色散效應(yīng)，雙邊帶調(diào)制技術(shù)也符合系統(tǒng)應(yīng)用要雙邊帶調(diào)制技術(shù)也符合系統(tǒng)應(yīng)用要求。射頻微波信號(hào)光纖傳輸技術(shù)是將射頻微波與光纖通信的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)的技術(shù)。射頻微波信號(hào)可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，實(shí)現(xiàn)天線與中心數(shù)據(jù)分離，降低損耗，增強(qiáng)通信、偵查系統(tǒng)抗毀性、隱蔽性；寬帶能夠保證各類通信和電子信號(hào)的不失真地進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸；在90dB的信號(hào)范圍內(nèi)，該技術(shù)能夠同時(shí)兼顧系統(tǒng)的靈敏度，不會(huì)因?yàn)楣饫w的遠(yuǎn)程傳輸過程中損失任何信息；最重要的是保證光纖傳輸?shù)陌踩?，保證信號(hào)不泄露，不容易受到周圍電磁環(huán)境的干擾，穩(wěn)定可靠。除此之外，在l達(dá)國(guó)家可以利用MMF網(wǎng)絡(luò)和目前已經(jīng)成熟的微波器件技術(shù)實(shí)施射頻信號(hào)光纖傳輸技術(shù)。

3 射頻微波信號(hào)在光纖傳輸過程中的應(yīng)用

在信號(hào)傳輸方面，利用射頻信號(hào)在光纖中傳輸處理技術(shù)克服傳統(tǒng)相控陣天線只能向特定方向輻射波數(shù)的弊端，將相控陣天線雷達(dá)尺寸縮到更小，重量更輕，損失更小。采取不同長(zhǎng)度光纖分布的方式引起不同通道的轉(zhuǎn)移，將地面數(shù)據(jù)控制中心建設(shè)在遠(yuǎn)離天線建設(shè)的區(qū)域，天線場(chǎng)地可以安裝在城市郊區(qū)增強(qiáng)信號(hào)，將數(shù)據(jù)處理設(shè)備、解調(diào)器等設(shè)備安裝在城市內(nèi)方便生活。與此同時(shí)，鑒于射頻信號(hào)光纖傳輸技術(shù)具有解決電磁干擾、大寬帶、安全數(shù)據(jù)連接、對(duì)微波信號(hào)頻率快速、遠(yuǎn)大范圍測(cè)量等問題的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)防、軍事領(lǐng)域得到普遍的推廣。在3G/4G覆蓋的區(qū)域，靈活應(yīng)用地鐵、商場(chǎng)、車站、展覽中心、機(jī)場(chǎng)等室內(nèi)建筑建立中心數(shù)據(jù)控制點(diǎn)和分布式光纖系統(tǒng)，提高覆蓋率，增強(qiáng)信號(hào)質(zhì)量。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，射頻微波信號(hào)廣泛應(yīng)用于光學(xué)活性組織的檢查、光學(xué)分子成像等醫(yī)學(xué)中。例如，在醫(yī)學(xué)成像中可以利用水聽器對(duì)100MNz的超聲波掃描進(jìn)行校準(zhǔn)。在無(wú)線網(wǎng)接入方面，簡(jiǎn)化天線單元達(dá)到WLAN的整個(gè)覆蓋是關(guān)鍵，而在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)利用商業(yè)化射頻微波信號(hào)在光纖中傳輸處理技術(shù)應(yīng)用于整個(gè)WLAN系統(tǒng)，使得室內(nèi)無(wú)線接入網(wǎng)的覆蓋面積大大增加。

4 總結(jié)

作為一種新興的通信技術(shù)，射頻微波信號(hào)在光纖中的傳輸處理技術(shù)得到越來(lái)越多領(lǐng)域的關(guān)注。鑒于射頻微波光纖技術(shù)的低損耗、大寬帶、安全保密等特性，在各頻段信息傳輸、移動(dòng)通信、軍事電子戰(zhàn)、電子對(duì)抗以及3G/4G覆蓋的眾多領(lǐng)域，將有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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篇8

關(guān)鍵詞：圖像傳感器；顯微圖像；幾何參數(shù)測(cè)量

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）08-0182-03

Abstract： In order to observe the detailed features of an observed object， a microscope lens is adopted to obtain an amplified image of the observed object， a cmos sensor is applied to acquire the image， and then operations such as linearization， denoising， white balance， color interpolation， color correction and color enhancement and the like are conducted on the acquired image， so that an image with real and stable color is obtained. A standard micrometer is applied to calibrate an image acquisition system， and then a coefficient K for reflecting the relationship between the real distance and the pixel distance of the image position is obtained， so that convenience is provided for measuring the geometric parameters of the image.

Key words： image sensor； microscopic image； geometrical parameter measurement

1緒論

顯微鏡主要是利用光學(xué)系統(tǒng)使被觀察對(duì)象得到放大，可以幫助研究者從微觀的角度去觀察和了解研究對(duì)象的特征。顯微鏡自從發(fā)明問世以來(lái)，在人們生活和工作的各個(gè)方面都得到了非常廣泛的應(yīng)用，特別是在在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域尤為明顯。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)顯微鏡所能提供的信息標(biāo)準(zhǔn)要求也日益增高。顯微鏡的傳統(tǒng)作用之一是作為檢測(cè)工具，而這種傳統(tǒng)檢測(cè)手段的不足之處日趨凸顯。具體主要表現(xiàn)在：傳統(tǒng)顯微鏡由人眼觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果采用文字描述的方式進(jìn)行記錄，由此會(huì)產(chǎn)生人為的誤差，也不利于工作者對(duì)研究對(duì)象的顯微圖像進(jìn)行深入分析與研究。同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間分析大量圖像時(shí)，很可能會(huì)產(chǎn)生自適應(yīng)現(xiàn)象。近幾年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)以及成像傳感器技術(shù)專業(yè)的快速發(fā)展，圖像獲取和處理的相關(guān)技術(shù)也呈現(xiàn)蓬勃的發(fā)展趨勢(shì)。一方面，研究人員可以更加方便地觀察到顯微圖像；另一方面，圖像處理分析軟件可以提供多種多樣的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比較，數(shù)字化顯微測(cè)量技術(shù)彰顯著其無(wú)可比擬的優(yōu)越性。首先，新技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上提高了測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度：通過計(jì)算機(jī)與不同功能的軟件對(duì)圖像進(jìn)行綜合處理，不僅極大地縮小了人眼直接讀數(shù)等主觀因素產(chǎn)生的誤差，同時(shí)也降低了多次重復(fù)測(cè)量以及儀器設(shè)備本身所形成的誤差；其次，數(shù)字化顯微測(cè)量技術(shù)極大的擴(kuò)展了測(cè)量范圍：對(duì)眾多不同尺寸的零件進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以根據(jù)自己的需要，選擇合適的放大鏡頭或縮小鏡頭。另外，由于測(cè)量系統(tǒng)本身的特性，顯微測(cè)量技術(shù)極大地提高了測(cè)量過程的自動(dòng)化程度，并且相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)了測(cè)量手段的非接觸、高精準(zhǔn)度、高效率和自動(dòng)化。所以，近幾年來(lái)數(shù)字化的顯微測(cè)量技術(shù)已廣泛地應(yīng)用到眾多的領(lǐng)域[1-3]。

2顯微圖像采集系統(tǒng)

本文所設(shè)計(jì)的顯微圖像采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

系統(tǒng)光源利用led環(huán)形燈。而led環(huán)形燈具有散發(fā)熱量少、閃頻小、光照均勻、亮度可調(diào)節(jié)，以及壽命周期長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)；采用的顯微鏡頭和圖像傳感器均來(lái)自深圳宜興科技有限公司，前者為該公司的YX15系列大變倍比鏡頭，其主要參數(shù)：變倍比：15：1，光學(xué)倍數(shù)：0.13X-2X，物方視野：2.4mm-36mm，工作距離：55mm-285mm；后者為該公司的 U-500C型USB圖像傳感器。所采用的光電傳感器為Aptina公司生產(chǎn)MT9P031型cmos傳感器。主要技術(shù)參數(shù)如表1所示：

3圖像質(zhì)量增強(qiáng)和處理

從CMOS傳感器獲取的圖像不可以直接用于顯微圖像分析。尤其是在顏色方面進(jìn)行分析時(shí)，其原因主要是在圖像成像和感光的過程中，引入了較多的偏差。這些偏差因素包括有光學(xué)系統(tǒng)的瑕疵，感光芯片對(duì)照度的不同感光特性等。此外，光源對(duì)于圖像成像質(zhì)量也有較高的影響，即使獲取圖像內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)合格，但是實(shí)際工作中要考慮到不同設(shè)備的不同空間需求時(shí)，仍然需要進(jìn)行設(shè)備而無(wú)關(guān)空間的轉(zhuǎn)換，該處理過程稱為圖像處理流程。具體處理流程如圖3所示：

線性化：用數(shù)學(xué)方式處理暗電流與模數(shù)轉(zhuǎn)換器等造成的誤差，使感光器照射強(qiáng)度的輸入和輸出在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。去噪聲：由電磁波或經(jīng)電源引入的外部噪聲，圖像采集生成過程中的暗電流噪聲，因器件制造工藝引起的光響應(yīng)非均勻性，圖像傳輸過程中涉及的各種器件引起的雜波噪聲等，通過合適的算法，降低工作溫度等方式來(lái)消除這些噪聲。白平衡：利用AWB算法矯正外部光源色溫引起的圖像顏色失真。顏色插值：利用逐次逼近、雙線性等插值算法計(jì)算得到像素點(diǎn)缺少的另外兩個(gè)顏色分量。顏色校正：因圖像采集系統(tǒng)、光源和顯示器件的不同會(huì)引起顏色失真，利用矩陣法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、多項(xiàng)式回歸法等對(duì)圖像進(jìn)行顏色校正。GAMMA校正：用于去除人眼對(duì)亮度信號(hào)的非線性反應(yīng)，保證顯示設(shè)備顯示的圖像與原始圖像相同，抵消CRT顯示器使圖像亮化的影響，利用顏色查找表來(lái)實(shí)現(xiàn)GAMMA校正。圖像增強(qiáng)：利用灰度變換、空間濾波等增強(qiáng)圖像的細(xì)節(jié)，使圖像的灰度分布相對(duì)均勻，并增加圖像對(duì)比度 [5-7]。

4圖像標(biāo)定

顯微圖像分析與處理應(yīng)用在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等一些專業(yè)領(lǐng)域方面時(shí)，經(jīng)常需要通過利用數(shù)字圖像來(lái)了解觀察目標(biāo)的實(shí)際幾何參數(shù)。這就要求明確在一定放大倍數(shù)下， 圖像中像素間距與實(shí)際空間尺度數(shù)據(jù)之間的關(guān)系是如何相對(duì)應(yīng)，即顯微圖像系統(tǒng)的尺度定標(biāo)值。

顯微圖像系統(tǒng)中重要的技術(shù)指標(biāo)之一就是尺度定標(biāo)值。尺度定標(biāo)值的多少將會(huì)直接影響到圖像分析的結(jié)果。從理論上來(lái)說(shuō)，在系統(tǒng)采樣密度和放大倍數(shù)不變的情況下，尺度定標(biāo)值是可以通過計(jì)算得到結(jié)果。但是在實(shí)際工作中圖像采集系統(tǒng)都或多或少地存在幾何畸變的可能性。因此，通過實(shí)驗(yàn)方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行精確定標(biāo)是很有必要的。本文利用圖像處理技術(shù)， 對(duì)圖2所示的顯微鏡圖像采集系統(tǒng)進(jìn)行了尺度定標(biāo)。應(yīng)用圖4采集的間距0.5mm的顯微標(biāo)尺如圖4所示：

5結(jié)論

本文主要通過描述利用CMOS作為圖像傳感器，對(duì)圖像進(jìn)行獲取、校正和并分析的過程。根據(jù)顯微鏡成像原理和CMOS作為感光芯片的具體特點(diǎn)，制定出獨(dú)特的圖像處理流程，具體包括線性化、顏色矯正和白平衡等過程，從而獲得更加真實(shí)準(zhǔn)確的圖像來(lái)作為進(jìn)一步圖像分析的素材，這為其他方面的研究和工作提供了更大的準(zhǔn)確性保證。最后本文通過0.5mm的標(biāo)準(zhǔn)顯微標(biāo)尺的圖像求解系統(tǒng)，求得反映顯微圖像真實(shí)距離和像素距離之間關(guān)系的定標(biāo)系數(shù)K，為顯微圖像的幾何參數(shù)測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[6] CASTIMANK R.數(shù)字圖像處理[M].，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2002：3-6.

篇9

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學(xué)科、專業(yè)名稱（代碼）研究方向

指導(dǎo)教師

預(yù)計(jì)招生人數(shù)

考試科目

備注

070201 理論物理

80

01 粒子物理理論

王建雄

①1001英語(yǔ)一②2274粒子物理（甲）③3402量子場(chǎng)論（乙）

張新民

①1001英語(yǔ)一②2246廣義相對(duì)論（甲）或2295群論（甲）③3402量子場(chǎng)論（乙）

呂才典

①1001英語(yǔ)一②2274粒子物理（甲）③3402量子場(chǎng)論（乙）

黃梅

①1001英語(yǔ)一②2274粒子物理（甲）③3232廣義相對(duì)論（乙）或3402量子場(chǎng)論（乙）

陳瑩

①1001英語(yǔ)一②2274粒子物理（甲）③3402量子場(chǎng)論（乙）

賈宇

同上

邢志忠

同上

凌意

①1001英語(yǔ)一②2246廣義相對(duì)論（甲）③3402量子場(chǎng)論（乙）或3456群論（乙）

02 原子核物理理論

董宇兵

①1001英語(yǔ)一②2207高等量子力學(xué)（甲）③3402量子場(chǎng)論（乙）或3904原子核理論（乙）

鄒冰松

同上

趙強(qiáng)

同上

王平

同上

03 數(shù)學(xué)物理理論

常哲

①1001英語(yǔ)一②2261微分幾何（甲）或2295群論（甲）③3402量子場(chǎng)論（乙）

黃超光

①1001英語(yǔ)一②2246廣義相對(duì)論（甲）③3456群論（乙）或3710微分幾何（乙）

凌意

同上

04 粒子宇宙學(xué)理論

張新民

①1001英語(yǔ)一②2246廣義相對(duì)論（甲）或2295群論（甲）③3402量子場(chǎng)論（乙）

05 強(qiáng)子物理理論

鄒冰松

①1001英語(yǔ)一②2274粒子物理（甲）③3402量子場(chǎng)論（乙）

黃梅

同上

趙強(qiáng)

同上

賈宇

同上

王平

同上

070202 粒子物理與原子核物理

01 粒子物理實(shí)驗(yàn)

陳國(guó)明

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）

陳江川

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3406量子力學(xué)（乙）或3471軟件基礎(chǔ)（乙）

李海波

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子場(chǎng)論（乙）

沈肖雁

同上

衡月昆

同上

張家文

同上

楊長(zhǎng)根

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3406量子力學(xué)（乙）

陳和生

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子場(chǎng)論（乙）

胡濤

同上

王貽芳

同上

曹俊

同上

金山

同上

劉懷民

同上

何康林

同上

陳元柏

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3406量子力學(xué)（乙）

婁辛丑

①1001英語(yǔ)一②2229量子力學(xué)（甲）③3397粒子物理（乙）或3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）

胡海明

①1001英語(yǔ)一②2274粒子物理（甲）③3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）或3406量子力學(xué)（乙）

呂軍光

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子場(chǎng)論（乙）

榮剛

同上

季曉斌

同上

歐陽(yáng)群

同上

苑

同上

張景芝

①1001英語(yǔ)一②2274粒子物理（甲）③3402量子場(chǎng)論（乙）

董燎原

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子場(chǎng)論（乙）

房雙世

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）或2274粒子物理（甲）③3406量子力學(xué)（乙）

02 探測(cè)器物理

胡濤

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子場(chǎng)論（乙）

陳元柏

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3406量子力學(xué)（乙）

呂軍光

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子場(chǎng)論（乙）

歐陽(yáng)群

同上

婁辛丑

①1001英語(yǔ)一②2229量子力學(xué)（甲）③3397粒子物理（乙）或3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）

03 高能物理計(jì)算

陳江川

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3406量子力學(xué)（乙）或3471軟件基礎(chǔ)（乙）

李衛(wèi)東

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子場(chǎng)論（乙）

劉懷民

同上

何康林

同上

季曉斌

同上

董燎原

同上

04 宇宙線物理

曹臻

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）

陳國(guó)明

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）

姚志國(guó)

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子場(chǎng)論（乙）

何會(huì)海

①1001英語(yǔ)一②2106天體輻射過程（甲）或2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3156高等電動(dòng)力學(xué)（乙）或3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3790現(xiàn)代核電子學(xué)（乙）

盧紅

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2274粒子物理（甲）③3406量子力學(xué)（乙）

胡紅波

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3406量子力學(xué)（乙）

黃晶

同上

05 高能天體物理

李惕碚

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3406量子力學(xué)（乙）

王煥玉

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3406量子力學(xué)（乙）或3790現(xiàn)代核電子學(xué)（乙）

王建民

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2106天體輻射過程（甲）③3406量子力學(xué)（乙）

陳勇

①1001英語(yǔ)一②2306現(xiàn)代核電子學(xué)（甲）或2336軟件基礎(chǔ)（甲）③3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3661天體輻射過程（乙）或3918真空技術(shù)（乙）

屈進(jìn)祿

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2106天體輻射過程（甲）③3397粒子物理（乙）或3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）或3406量子力學(xué)（乙）

張澍

①1001英語(yǔ)一②2106天體輻射過程（甲）或2229量子力學(xué)（甲）③3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）或3790現(xiàn)代核電子學(xué)（乙）

盧方軍

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2106天體輻射過程（甲）③3406量子力學(xué)（乙）

宋黎明

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2106天體輻射過程（甲）③3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）或3406量子力學(xué)（乙）

吳伯冰

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3661天體輻射過程（乙）或3790現(xiàn)代核電子學(xué)（乙）

張雙南

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2106天體輻射過程（甲）③3406量子力學(xué)（乙）

黃晶

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3406量子力學(xué)（乙）

06 核方法及其應(yīng)用

衡月昆

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子場(chǎng)論（乙）

張家文

同上

魏龍

①1001英語(yǔ)一②2229量子力學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）或3245核技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）

葉銘漢

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3406量子力學(xué)（乙）

呂軍光

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3397粒子物理（乙）或3402量子場(chǎng)論（乙）

吳伯冰

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3661天體輻射過程（乙）或3790現(xiàn)代核電子學(xué)（乙）

07 粒子加速器物理

高杰

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2313微波技術(shù)（甲）③3341加速器物理（乙）

唐靖宇

同上

王九慶

同上

王生

同上

秦慶

同上

徐剛

同上

08 同步輻射技術(shù)方法

冼鼎昌

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2229量子力學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）或3406量子力學(xué)（乙）

09 材料物性研究

冼鼎昌

同上

10 核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)及應(yīng)用

單保慈

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）或2322腦功能成像（甲）③3245核技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3471軟件基礎(chǔ)（乙）或3600數(shù)字圖像處理（乙）

魏龍

①1001英語(yǔ)一②2229量子力學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）或3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）

唐孝威

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）或2322腦功能成像（甲）③3245核技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3471軟件基礎(chǔ)（乙）或3600數(shù)字圖像處理（乙）

070205 凝聚態(tài)物理

01 同步輻射應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)方法研究

吳自玉

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2229量子力學(xué)（甲）③3173高等物理光學(xué)（乙）或3205固體物理（乙）

劉鵬

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2330高等物理光學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）

胡天斗

①1001英語(yǔ)一②2056固體物理（甲）或2295群論（甲）③3173高等物理光學(xué)（乙）或3406量子力學(xué)（乙）

姜曉明

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2330高等物理光學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）

董宇輝

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2229量子力學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）

伊福廷

①1001英語(yǔ)一②2056固體物理（甲）或2338核技術(shù)基礎(chǔ)（甲）③3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3471軟件基礎(chǔ)（乙）或3918真空技術(shù)（乙）

陶冶

①1001英語(yǔ)一②2229量子力學(xué)（甲）或2330高等物理光學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）或3949材料化學(xué)（乙）

奎熱西

①1001英語(yǔ)一②2056固體物理（甲）或2229量子力學(xué)（甲）③3156高等電動(dòng)力學(xué)（乙）或3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）或3456群論（乙）

吳忠華

①1001英語(yǔ)一②2056固體物理（甲）或2229量子力學(xué)（甲）③3156高等電動(dòng)力學(xué)（乙）或3173高等物理光學(xué)（乙）或3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）

02 核技術(shù)方法物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究

王寶義

①1001英語(yǔ)一②2056固體物理（甲）或2207高等量子力學(xué)（甲）③3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3406量子力學(xué)（乙）或3790現(xiàn)代核電子學(xué)（乙）

陶舉洲

①1001英語(yǔ)一②2229量子力學(xué)（甲）或2342分析化學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）或3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3949材料化學(xué)（乙）

03 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及功能研究

劉鵬

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2330高等物理光學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）

董宇輝

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2229量子力學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）

李敬源

同上

劉全勝

①1001英語(yǔ)一②2340生物化學(xué)（甲）③3136分析化學(xué)（乙）或3949材料化學(xué)（乙）

04 新材料的同步輻射研究

吳自玉

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2229量子力學(xué)（甲）③3173高等物理光學(xué)（乙）或3205固體物理（乙）

陶冶

①1001英語(yǔ)一②2056固體物理（甲）或2229量子力學(xué)（甲）③3173高等物理光學(xué)（乙）或3949材料化學(xué)（乙）

奎熱西

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2229量子力學(xué)（甲）③3173高等物理光學(xué)（乙）或3205固體物理（乙）或3456群論（乙）

吳忠華

①1001英語(yǔ)一②2056固體物理（甲）或2229量子力學(xué)（甲）③3156高等電動(dòng)力學(xué)（乙）或3173高等物理光學(xué)（乙）或3949材料化學(xué)（乙）

張靜1

①1001英語(yǔ)一②2344材料化學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）

070207 光學(xué)

01 X射線成像理論及方法

朱佩平

①1001英語(yǔ)一②2325數(shù)字圖像處理（甲）或2330高等物理光學(xué)（甲）③3156高等電動(dòng)力學(xué)（乙）或3205固體物理（乙）或3406量子力學(xué)（乙）

02 同步輻射光學(xué)技術(shù)及應(yīng)用

朱佩平

同上

070301 無(wú)機(jī)化學(xué)

01 元素化學(xué)與金屬組學(xué)

柴之芳

①1001英語(yǔ)一②2340生物化學(xué)（甲）或2342分析化學(xué)（甲）③3245核技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3949材料化學(xué)（乙）

豐偉悅

同上

劉宇

同上

王東琪

同上

02 環(huán)境與健康

張智勇

同上

03 納米化學(xué)與納米材料

趙宇亮

同上

孫寶云

同上

吳海臣

同上

高興發(fā)

同上

魏鐘晴

同上

0703Z2 生物無(wú)機(jī)化學(xué)

01 納米生物效應(yīng)

高興發(fā)

①1001英語(yǔ)一②2340生物化學(xué)（甲）或2342分析化學(xué)（甲）③3245核技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3949材料化學(xué)（乙）

趙宇亮

同上

孫寶云

同上

高學(xué)云

同上

邢更妹

同上

秘曉林

同上

02 納米生物檢測(cè)與成像

高學(xué)云

同上

魏鐘晴

同上

03 環(huán)境健康與化學(xué)生物學(xué)

吳海臣

同上

王東琪

同上

張智勇

同上

豐偉悅

同上

081203 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)

01 大規(guī)模數(shù)據(jù)共享

陳剛

①1001英語(yǔ)一②2333計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（甲）③3471軟件基礎(chǔ)（乙）

02 數(shù)據(jù)處理環(huán)境及軟件

孫功星

同上

03 網(wǎng)格技術(shù)

孫功星

同上

陳剛

同上

04 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

孫功星

同上

陳剛

同上

劉寶旭

同上

082703 核技術(shù)及應(yīng)用

01 加速器磁鐵與電源技術(shù)

張旌

①1001英語(yǔ)一②2310自動(dòng)控制理論（甲）③3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3341加速器物理（乙）

康文

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）③3341加速器物理（乙）

程健

①1001英語(yǔ)一②2310自動(dòng)控制理論（甲）③3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3341加速器物理（乙）

02 加速器高頻與微波技術(shù)

潘衛(wèi)民

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2180加速器物理（甲）③3703微波技術(shù)（乙）或3968自動(dòng)控制理論（乙）

裴國(guó)璽

①1001英語(yǔ)一②2313微波技術(shù)（甲）③3341加速器物理（乙）

戴建枰

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2180加速器物理（甲）③3703微波技術(shù)（乙）或3968自動(dòng)控制理論（乙）

侯汨

①1001英語(yǔ)一②2313微波技術(shù)（甲）③3341加速器物理（乙）

孫虹

①1001英語(yǔ)一②2313微波技術(shù)（甲）③3341加速器物理（乙）或3968自動(dòng)控制理論（乙）

趙風(fēng)利

①1001英語(yǔ)一②2313微波技術(shù)（甲）③3341加速器物理（乙）

史戎堅(jiān)

同上

池云龍

同上

沈莉

①1001英語(yǔ)一②2310自動(dòng)控制理論（甲）③3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3341加速器物理（乙）

03 加速器真空技術(shù)

董海義

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2180加速器物理（甲）③3918真空技術(shù)（乙）

04 加速器控制與束測(cè)技術(shù)

曹建社

①1001英語(yǔ)一②2001高等電動(dòng)力學(xué)（甲）或2313微波技術(shù)（甲）③3341加速器物理（乙）或3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）

孔祥成

①1001英語(yǔ)一②2310自動(dòng)控制理論（甲）③3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3471軟件基礎(chǔ)（乙）或3790現(xiàn)代核電子學(xué)（乙）

王春紅

①1001英語(yǔ)一②2333計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（甲）③3471軟件基礎(chǔ)（乙）或3968自動(dòng)控制理論（乙）

雷革

①1001英語(yǔ)一②2310自動(dòng)控制理論（甲）或2333計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（甲）③3341加速器物理（乙）或3471軟件基礎(chǔ)（乙）或3790現(xiàn)代核電子學(xué)（乙）

05 加速器低溫超導(dǎo)技術(shù)

戴建枰

①1001英語(yǔ)一②2319低溫物理與超導(dǎo)（甲）③3341加速器物理（乙）或3703微波技術(shù)（乙）

李少鵬

①1001英語(yǔ)一②2319低溫物理與超導(dǎo)（甲）③3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3918真空技術(shù)（乙）

朱自安

同上

06 輻射防護(hù)技術(shù)

王慶斌

①1001英語(yǔ)一②2301原子核理論（甲）或2338核技術(shù)基礎(chǔ)（甲）③3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）或3790現(xiàn)代核電子學(xué)（乙）

07 核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)

劉振安

①1001英語(yǔ)一②2306現(xiàn)代核電子學(xué)（甲）③3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）

朱科軍

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）或2333計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（甲）③3471軟件基礎(chǔ)（乙）或3790現(xiàn)代核電子學(xué)（乙）

王錚

①1001英語(yǔ)一②2306現(xiàn)代核電子學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）或3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）

趙京偉

①1001英語(yǔ)一②2146粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（甲）③3790現(xiàn)代核電子學(xué)（乙）

江曉山

①1001英語(yǔ)一②2306現(xiàn)代核電子學(xué)（甲）③3205固體物理（乙）或3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3399粒子物理與核物理實(shí)驗(yàn)方法（乙）

08 同步輻射實(shí)驗(yàn)技術(shù)及應(yīng)用

盛偉繁

①1001英語(yǔ)一②2330高等物理光學(xué)（甲）③3968自動(dòng)控制理論（乙）

09 精密機(jī)械工程

屈化民

①1001英語(yǔ)一②2180加速器物理（甲）或2316真空技術(shù)（甲）③3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）或3968自動(dòng)控制理論（乙）

朱自安

①1001英語(yǔ)一②2310自動(dòng)控制理論（甲）或2316真空技術(shù)（甲）③3061低溫物理與超導(dǎo)（乙）或3315計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)（乙）

篇10

近年來(lái)，我國(guó)癌癥發(fā)病率和死亡率呈明顯上升趨勢(shì)。然而傳統(tǒng)治療手段不僅針對(duì)性低，而且毒副作用明顯，導(dǎo)致藥品無(wú)效耗費(fèi)率高。

中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)藥所所長(zhǎng)蔡林濤及其團(tuán)隊(duì)最新的研究成果―“以癌治癌”的同源靶向仿生納米載藥體系將為癌癥的診斷和治療帶來(lái)新的技術(shù)和思路，該論文在線發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)納米》上；幾乎與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)另一成果“納米人工紅細(xì)胞載氧治癌”也喜獲進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》上。

找不到癌細(xì)胞？試試光敏GPS

蔡林濤團(tuán)隊(duì)給藥物裝上GPS系統(tǒng)，一下子就能找到癌細(xì)胞，再用納米材料將“GPS”和藥物打包……

目前，治療惡性腫瘤，絕大多數(shù)仍采用手術(shù)、化療、放療等傳統(tǒng)方法。而具有毒副作用的化療藥物進(jìn)入人體后，在殺死癌細(xì)胞前，大部分已被肝、腎代謝吸收；同時(shí)還可能導(dǎo)致人體正常細(xì)胞與器官受損，甚至破壞免疫系統(tǒng)，對(duì)病人造成不可逆的傷害。最后，“救命”變成了“要命”，損害癌癥化療患者的生活質(zhì)量。即便是目前較有針對(duì)性的分子靶向治療，也存在療效不穩(wěn)定、藥價(jià)高昂的問題。

“與這些治療方案不同，我們換了一種思路。”蔡林濤說(shuō)。

先找到病灶，再精準(zhǔn)用藥。如何找呢？平時(shí)我們走在路上，如果不認(rèn)路，就打開手機(jī)的GPS系統(tǒng)，抵達(dá)目的地。蔡林濤團(tuán)隊(duì)則給藥物裝上GPS系統(tǒng)，一下子就能找到癌細(xì)胞，再用納米材料將“GPS”和藥物打包。近紅外激光激發(fā)后，使腫瘤局部溫度升高，載體發(fā)生破壞，藥物得以釋放，從而精準(zhǔn)作用于癌細(xì)胞，將對(duì)其他正常細(xì)胞和器官的傷害降至最低。

蔡林濤團(tuán)隊(duì)采用無(wú)毒的磷脂或蛋白作為納米材料，制成“納米智能載藥”體系。這一智能體系非?！奥斆鳌?，可以“看到”病灶，之后實(shí)現(xiàn)“定點(diǎn)、定時(shí)、定量”給藥，全程達(dá)到可視化精確控制和光學(xué)觸發(fā)，從而大幅度提高癌癥的治療效果。

“不僅如此，納米光敏劑本身也可以通過光動(dòng)力治療和光熱治療直接產(chǎn)生作用，殺滅癌細(xì)胞。也就是說(shuō)，對(duì)于一些特定的腫瘤，不需要搭載化療藥物，僅使用無(wú)毒的敏化劑就可以治病。這就大大降低了治療成本。”蔡林濤介紹。

從科幻大片中獲取靈感

蔡林濤聊起科幻大片中很多通過激光恢復(fù)斷肢的情節(jié)，受此啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)開始用納米與光學(xué)做嘗試……

多年來(lái)蔡林濤團(tuán)隊(duì)主要攻關(guān)兩大任務(wù)。“一是精確地找到并看到腫瘤，我們一直在做分子探針；另一個(gè)是治療腫瘤，也就是用納米的方式包裹藥物投遞進(jìn)去?！辈塘譂f(shuō)。

可是，科學(xué)研究并不是一帆風(fēng)順的。

難點(diǎn)在于要保證納米材料既可以靶向和識(shí)別腫瘤，同時(shí)又對(duì)人體無(wú)毒副作用。

最初，團(tuán)隊(duì)找到的材料有微量的毒性，不得不放棄。

功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過無(wú)數(shù)次篩選和實(shí)驗(yàn)后，他們終于發(fā)現(xiàn)了一種肝臟血管的造影劑，該造影劑不僅有光學(xué)成像的特性，可以用于“跟蹤”，而且作為敏化劑一旦用激光引發(fā)后還可以產(chǎn)生熱效應(yīng)和釋放大量自由基，直接殺滅癌細(xì)胞，從而實(shí)現(xiàn)腫瘤的可視化治療。

用激光當(dāng)“炮捻子”，引發(fā)智能載藥系統(tǒng)，聽上去“腦洞”略大。這樣的奇思妙想是如何迸發(fā)出來(lái)的呢？

面對(duì)這個(gè)問題，蔡林濤會(huì)心一笑?！白隹茖W(xué)研究，要有點(diǎn)科幻精神。之前我們走老路發(fā)現(xiàn)并不通暢，化療藥物進(jìn)入體內(nèi)往往不能有效控制，但是我們需要有個(gè)技術(shù)在可視監(jiān)控下短時(shí)間內(nèi)殺死癌癥細(xì)胞而且避免復(fù)發(fā)，我們就換了換思維方式，嘗試納米光敏劑?！辈塘譂钠鹂苹么笃泻芏嗤ㄟ^激光恢復(fù)斷肢的情節(jié)，受此啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)開始用納米與光學(xué)做嘗試。這一舉動(dòng)看起來(lái)是“腦洞”大開，實(shí)際上要?dú)w功于其多學(xué)科的學(xué)術(shù)背景。

瞄準(zhǔn)產(chǎn)品化，做多學(xué)科“雜家”

至少還需要5年的時(shí)間，才能把技術(shù)用于臨床。一旦應(yīng)用，可把現(xiàn)在只能治療食管癌與腔道腫瘤的光動(dòng)力與光熱治療延伸到更多部位腫瘤的治療……

細(xì)數(shù)蔡林濤的履歷，不得不說(shuō)，他是個(gè)“雜家”。

蔡林濤涉獵的學(xué)科包括化學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)、光學(xué)、電子信息學(xué)，這般多學(xué)科背景源于他豐富的求學(xué)及科研經(jīng)歷。

1995年，蔡林濤從廈門大學(xué)化學(xué)系博士畢業(yè)后，來(lái)到南京大學(xué)化學(xué)系做博士后研究，同時(shí)在東南大學(xué)生物電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室工作。而后，在日本大阪大學(xué)產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究所任特別研究員，又在美國(guó)萊斯大學(xué)化學(xué)系與賓夕法尼亞大學(xué)電子工程系做訪問學(xué)者，最后到波士頓附近的生物技術(shù)公司當(dāng)研究人員。

2008年回國(guó)后，蔡林濤加入中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究，瞄準(zhǔn)國(guó)家急需的“納米醫(yī)療”技術(shù)，這一干就是9年。在這里，依托自身的多學(xué)科背景，蔡林濤在納米醫(yī)療領(lǐng)域，成為光學(xué)精準(zhǔn)治療癌癥的開拓者。

在蔡林濤看來(lái)，科研工作不僅是發(fā)論文，更是要把技術(shù)轉(zhuǎn)化成實(shí)實(shí)在在服務(wù)大眾的產(chǎn)品。

但是蔡林濤坦言，至少還需要5年的時(shí)間，才能把“納米智能載藥”技術(shù)應(yīng)用于臨床。“一旦用于醫(yī)院，可以把現(xiàn)在只能治療食管癌與腔道腫瘤的光動(dòng)力與光熱治療延伸到更多部位腫瘤的治療，比如腦瘤與頭頸腫瘤治療。”蔡林濤說(shuō)。

而5年的時(shí)間并不是技術(shù)問題，而是需要做納米光敏劑成藥性、規(guī)?；に嚿a(chǎn)、藥物臨床報(bào)批以及激光光纖技術(shù)整合到臨床內(nèi)鏡的產(chǎn)業(yè)化工作。