正交偏振多光谱成像术应用于活体微循环观察研究_许谦

第30卷,第7期　　　　　　　　　　　　光谱学与光谱分析2010年7月　　　　　　　　　　　　SpectroscopyandSpectralAnalysis

Vol.30,No.7,pp1886-1889

July,2010　

正交偏振多光谱成像术应用于活体微循环观察研究

许　谦,雷俊锋＊,曾立波

武汉大学电子信息学院,湖北武汉　430079

摘　要　构建一种小型、简洁的活体微循环多光谱成像系统,将正交偏振光谱成像术OPSImaging及液晶可调谐滤光片LCTF应用于活体微循环多光谱成像。LCTF具有较高的成像质量、较低的功耗、且没有移动

部件和图像移动,能够连续、随机地在可见-近红外波段上快速实现波长的任意调谐。利用该系统,对活体裸鼠的耳廓采用检偏角为90°(正交偏振方式)与0°两种方式进行了试验,获取了裸鼠耳廓微血管的多光谱图,得出采用正交偏振成像方式的图像的对比度及图像细节均优于检偏角为0°时的图像。试验验证了正交偏振多光谱成像技术能增强活体微循环观察效果。

关键词　OPSimaging(正交偏振成像术);LCTF(液晶可调谐滤光片);微循环;多光谱成像中图分类号:TN247　　文献标识码:A　　DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2010)07-1886-04

法能够获得较清晰的活体微循环图像[17],且在组织的较深

引　言

　　微循环是指能够直接参与组织、细胞新陈代谢与物质交换的血液、组织液、以及淋巴液之间的循环[1,2]。微循环作为一种自律性的调节活动,能够保证全身与局部循环的稳

定,使得生命活动得以顺利进行。人体的微循环出现问题都是由于相应的器官组织出现了病变,因此对微循环的研究有着十分重要的意义。目前,微循环观测主要集中在唇、舌、甲襞、眼球结膜等,但对于一些内脏器官的微循环成像较难实现,给临床诊治带来了很大的局限[3]。

对生物样品的观测一般都希望采用无创的方式。临床中较普遍的观测方法有核磁共振、计算机断层扫描、正电子发射断层成像等[4-9],这些方法的空间分辨率量级为毫米,而微血管作为微循环的通路其直径不超过100μm,所以采用这些方法无法观察到微循环。而光学方法较好的弥补了上述不足能够获取较高分辨率量级的图像。近年来发展起来的光学方法主要包括如光学相干显微术[10,11]、共焦显微术[12-16]、正交偏振光谱成像术[17]等。光学相干显微术与共焦显微术基于反射光成像的方法能够获得浅层组织较高分辨率的图像,但是随着成像深度的增加图像的分辨率明显降低,这2种方法有时需要注入荧光染料来增强对比度,且仪器价格昂贵不利于临床观测[2]。正交偏振光谱成像术(OPSimaging)是Groner等1999年提出的,这种基于后向散射光成像的方　收稿日期:2009-09-22,修订日期:2009-12-26

　基金项目:国家自然科学基金项目(20605014)资助

层也能成较理想的像。但是OPS技术不能自由选择所需要

的波长来成像,必须借助滤光片,对于多谱段的成像效率较低,成像质量得不到保障。

为了实现对活体组织无损伤、实时、快速多波段的探测和成像,同时考虑到使用环境以及实验操作的问题,本文构建了一种基于正交偏振多光谱成像技术的活体微循观测系统。用液晶可调谐滤光片LCTF[18]取代了滤光片。LCTF成像质量高、有较高的光谱分辨率、无移动部件、能够快速准确实现波段任意调谐[19]。正交偏振光谱成像术较之普通的成像显微镜得到的图像对比度更高,细节更丰富。该系统对活体微循环的观测与分析有一定的优势。

1　实验方法

1.1　成像系统

图1是成像系统的结构图。OlympusBH2-RFCA显微镜(OlympusOpticalCo.,Ltd,Japan)作为成像平台。照明光源采用100W高压汞灯(USH10USH-102DOlympusOpticalCo.,Ltd,Japan)。在入射光路上设置了偏振片1对入射光起偏,偏振光被消偏振分光棱镜分束。显微物镜选用(Olym-pusUPlanF1(10×/0.30∞/-)。液晶可调谐滤光片VariSpecTMLCTF(CRI,Inc.,Woburn,Massachusetts)用来快速选择透过波长,其带宽10nm、波长范围400～720

　作者简介:许　谦,1981年生,武汉大学电子信学院博士研究生　　e-mail:skyler xu@126.com

＊通讯联系人　　mail:junflei@com