小(xiao)動物光(guang)學成(cheng)像(xiang)系統(tong)的(de)設(she)計與優化(hua)解(jie)析(xi)

　　小(xiao)動物光(guang)學成(cheng)像(xiang)系統(tong)的(de)設(she)計與優化(hua)是(shi)生(sheng)物(wu)醫(yi)學研究中(zhong)壹(yi)個(ge)重(zhong)要領(ling)域，特別是在小(xiao)動物模型(xing)中(zhong)，光(guang)學成(cheng)像(xiang)為研究人(ren)員(yuan)提供了強大(da)的(de)工具(ju)，以非(fei)侵(qin)入(ru)性的(de)方(fang)式監測疾(ji)病(bing)進程、評(ping)估藥(yao)物療效(xiao)、研究基(ji)因(yin)功能(neng)等(deng)。光(guang)學成(cheng)像(xiang)技術(shu)的(de)優點包(bao)括(kuo)分(fen)辨率(lv)高、成(cheng)本較低、實(shi)時(shi)性好(hao)，並(bing)且(qie)能(neng)夠(gou)提(ti)供體(ti)內(nei)動態(tai)的(de)多(duo)尺度(du)信息。

　　壹、基本組(zu)成(cheng)

　　小(xiao)動物光(guang)學成(cheng)像(xiang)系統(tong)通(tong)常包(bao)括(kuo)光源(yuan)、成像探測器、樣品(pin)支(zhi)持(chi)平(ping)臺(tai)和數據(ju)處(chu)理(li)系統(tong)等(deng)幾個(ge)基(ji)本(ben)部(bu)分(fen)。

　　1、光源：光源是(shi)光(guang)學成(cheng)像(xiang)的(de)核(he)心部件(jian)之(zhi)壹(yi)，常(chang)見的(de)光源有激光(guang)和超高壓汞(gong)燈。激(ji)光提供高強(qiang)度(du)的(de)單(dan)色(se)光，非(fei)常(chang)適(shi)合(he)用於熒(ying)光(guang)標(biao)記(ji)的(de)成像；而(er)超高壓汞(gong)燈則(ze)適(shi)用(yong)於寬(kuan)譜光源的(de)需求。光源(yuan)的(de)選擇(ze)決定了成像(xiang)的(de)深度和清晰度(du)。

　　2、成(cheng)像探(tan)測器：光學成(cheng)像(xiang)的(de)探測器通(tong)常使(shi)用(yong)高(gao)靈敏度(du)的(de)CCD（電荷(he)耦(ou)合(he)器件(jian)）或(huo)CMOS傳(chuan)感(gan)器。這(zhe)些(xie)探(tan)測(ce)器能(neng)夠(gou)捕(bu)捉到(dao)細微的(de)光信號，並將(jiang)其(qi)轉換(huan)為(wei)數字(zi)圖(tu)像(xiang)，便於後續(xu)的(de)分(fen)析。

　　3、樣品(pin)支(zhi)持(chi)平(ping)臺(tai)：樣品(pin)支(zhi)持(chi)平(ping)臺(tai)用於固(gu)定小(xiao)動物，確(que)保成(cheng)像過(guo)程中動物的(de)穩定性。通(tong)常平(ping)臺(tai)需要設(she)計為可以調(tiao)節(jie)的(de)，以適(shi)應(ying)不(bu)同種類的(de)小動物並(bing)便於成(cheng)像(xiang)系統(tong)的(de)對準(zhun)。

　　4、數據(ju)處(chu)理(li)系統(tong)：數據(ju)處(chu)理(li)系統(tong)是(shi)實現圖像(xiang)采(cai)集後數據(ju)分(fen)析的(de)關(guan)鍵(jian)。成(cheng)像(xiang)數據(ju)需(xu)要通(tong)過(guo)圖像(xiang)處(chu)理(li)軟件(jian)進行增(zeng)強(qiang)、去噪、重(zhong)建等(deng)操(cao)作(zuo)，才能(neng)提(ti)取(qu)有用的(de)生物信息。
 

　　二(er)、優化(hua)方(fang)法

　　在小(xiao)動物光(guang)學成(cheng)像(xiang)系統(tong)的(de)設(she)計過(guo)程中，優(you)化(hua)的(de)目的(de)是提高成(cheng)像(xiang)的(de)靈敏度、分(fen)辨率(lv)和信噪比(bi)，使得系統(tong)在不(bu)增(zeng)加(jia)過(guo)多(duo)設(she)備(bei)和成本的(de)情況(kuang)下，能(neng)夠(gou)得到更為精(jing)確(que)和可靠的(de)成像結果(guo)。

　　1、優(you)化(hua)光(guang)源(yuan)：光(guang)源的(de)功率(lv)和波長的(de)選擇(ze)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)成(cheng)像(xiang)效(xiao)果(guo)。高(gao)功(gong)率(lv)的(de)光源可以(yi)提(ti)高信號強度(du)，但(dan)過(guo)強的(de)光源可能(neng)會引(yin)起(qi)動物的(de)損傷或(huo)導(dao)致(zhi)光(guang)漂(piao)白。通(tong)過(guo)選擇(ze)適(shi)合(he)樣品(pin)熒(ying)光(guang)特性的(de)光源波長，可(ke)以減少自(zi)體(ti)發光的(de)幹(gan)擾(rao)，提升(sheng)目(mu)標(biao)信號的(de)對比(bi)度。

　　2、優(you)化(hua)光(guang)學系(xi)統(tong)：光(guang)學系(xi)統(tong)中(zhong)，透鏡、鏡頭(tou)的(de)質量直接影(ying)響(xiang)圖(tu)像(xiang)的(de)清晰度(du)和分(fen)辨率(lv)。為提(ti)高系統(tong)的(de)成像分(fen)辨率(lv)，常使(shi)用高質量的(de)物鏡和顯(xian)微鏡，保證樣本的(de)光學路(lu)徑(jing)盡量(liang)避(bi)免(mian)像差。利(li)用(yong)合(he)適(shi)的(de)濾光片來(lai)選(xuan)擇(ze)特定波(bo)長的(de)熒光，也有助於提(ti)高(gao)成像(xiang)的(de)特異性和靈敏度。

　　3、提(ti)高(gao)信噪比(bi)：小動物光(guang)學成(cheng)像(xiang)容易受(shou)到背(bei)景(jing)噪聲(sheng)的(de)幹(gan)擾(rao)。為了提高(gao)信噪比(bi)，可以(yi)使(shi)用(yong)多(duo)次(ci)曝光(guang)合(he)成、去噪算法(fa)等技(ji)術(shu)。此(ci)外(wai)，選擇(ze)合(he)適(shi)的(de)探測器也能(neng)夠(gou)降(jiang)低背(bei)景(jing)噪聲(sheng)的(de)影(ying)響(xiang)。

　　小(xiao)動物光(guang)學成(cheng)像(xiang)系統(tong)的(de)設(she)計與優化(hua)對(dui)於生(sheng)物(wu)醫(yi)學研究具(ju)有重(zhong)要意(yi)義。通(tong)過(guo)優化(hua)光(guang)源(yuan)、光(guang)學系(xi)統(tong)、信噪比(bi)以及(ji)深(shen)度(du)穿(chuan)透(tou)等(deng)方(fang)面，可以大(da)大(da)提(ti)高(gao)其(qi)性能(neng)，進而(er)推動生物(wu)醫(yi)學領(ling)域的(de)發展。