显微成像（精选7篇）
显微成像 篇1
0 引言
目前手机已遍布世界各地及各层次人群。随着制作工艺的日趋成熟,成本的逐渐下降,手机功能不再限于打电话和发短信,“手机”一词更多地代表了一种综合性工具。比如,苹果公司推出的iPhone,可将移动电话、可触摸宽屏iPod、具有桌面级电子邮件、网页浏览、搜索引擎和地图功能的因特网通信设备这几类功能融为一体,开创了移动通信设备的新纪元[1]。
与手机的广泛应用形成对比的是,有医学检测“金标准”设备之称的显微设备在当今社会仍属于相对昂贵的仪器,体积庞大、缺乏灵活性的特点,在一定程度上限制了应用面。如果能将显微设备与手机结合,便可克服显微镜笨重不可移动且昂贵的弊端。而且,这一尝试将显微镜作为手机的附件,利用手机大规模生产的成熟工艺,可望将显微设备的制作成本大大降低,甚至达到普通百姓人手一部的可接受价格。
近期,学术界逐级尝试将手机与显微设备结合,其中加州大学伯克利分校于2008年推出Cellscope[2,3],产生较大的反响。该技术直接将放大镜片安装在手机摄像头上,由此实现了显微设备便携化,能达到2X~50X的放大倍数,其中低倍放大可用于观察口腔、喉咙、牙齿等;中高倍放大则可用于检查皮肤伤口甚至组织细胞。还有,加州大学洛杉矶分校也研究出类似技术[4],不同之处是这款由三星手机改装的设备更类似于台式显微镜,可将欲观察的载玻片插入“显微镜头”下进行观察,对于血液样本,能检测出病态血细胞或其他反常细胞,还能观察白血球增多。
然而,上述手机显微总体上仍然是常规显微概念的拓展,并未真正发挥手机的无线通讯优势。为真正实现无障碍显微成像,本文基于作者前期提出的崭新概念——手机无线显微成像[5],实现了一种有重要实际意义的显微平台,其采用了独立的数字摄像头而非手机自身的拍照用摄像头。数据传输采用蓝牙方式,达到无线传输。借助该设备,即使不在现场,也可以利用手机获取图像,应用十分便捷。相比于Cellscope技术,本设备在手机端的数据接收为纯软件方式,没有为手机增加任何外设,因而在真正意义上实现了便携化。
2 手机无线显微系统总体组成与设计
本文所实现的无线显微图像获取系统由手机端、图像采集端和光学放大端等部件组成。
手机端采用了Acer F900手机[6]。这是台湾宏碁集团于2009年推出的一款智能手机,其主要参数见表1。该款手机的最大特点是使用Windows Mobile操作系统,能很好地兼容Visual Studio软件开发环境,因而编程时只需安装支持手机模拟器的扩展包即可[7]。
Visual Studio是由美国微软公司开发的一套完整的开发工具集,用于生成ASP.NET Web应用程序[8]、XML Web Ser vices[9]、桌面应用程序和移动应用程序。其中包含的Visual Basic[10]、Visual C++[11]、Visual C#[12]和Visual J#[13]全部采用相同的集成开发环境IDE(Integrated Development Environment)[14],利用IDE可以共享工具且有助于创建混合语言解决方案。此外,这些语言利用了.NET Framework[15]的功能,通过此框架可使用简化的ASP Web应用程序和XML Web Services开发的关键技术。VS是目前支持C/C++语言最好的开发环境,是手机端开发环境的较佳选择。
调试手机端程序时,经常需要截图保存以供后期分析,而手机自身一般没有类似PC中PrintScreen键那样直接截图的功能,需要第三方软件协助。实际使用的是My Mobiler v1.25,这是一款小巧易用的免费手机辅助软件,将手机与PC连接后,软件会自动连接手机,在界面中实时显示手机中的画面。该软件功能强大,不仅能对手机画面全屏截图、录像,而且还能直接在主界面中用鼠标操作手机。
在显微测试方面,实际观察中的光学显微成像部分,本文尝试采用了云光牌袖珍型显微镜和上海永亨XSP-44X.9光学显微镜(图1)两种设备。其中袖珍显微镜体积小巧(见图1中与普通1角硬币的对比图),焦距可调,能达到60 X的放大倍数,并且配有LED照明和验钞灯,主要用于常见物体的拍摄;而台式XSP-44X.9光学显微镜主要用于高倍率显微装片的拍摄。此类显微设备做工良好,价格低廉,实际操作时直接作为光学放大器使用即可。
为验证无线获取显微图像的原理,我们采用网络摄像机作为传输显微终端所获图像的中继站。网络摄像机(Webcam)又称IP摄像机,是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机。从本质上来说,一台网络摄像机是由视频捕获设备连接计算机或计算机网络构成,通常使用USB口(连接PC)或Ethernet、Wi-F(连接PC网络)来构成。从实际效果上来说,使用网络摄像机可以完全满足图像采集显示端的一切需求。本研究中使用环宇飞扬公司出品的Unifly-501网络摄像机(图2)进行无线视频传输。当然,应该指出的是,实现手机显微的方式并不限于此,我们在文献[5]中给出了更多原理性方案,值得今后进一步尝试。
网络摄像机的硬件连接相对简单,只需连接DC5V电源盒RJ45以太网网线即可。网线另一端连接到以太网交换机、路由器或IP共享器上,可根据实际使用环境而定。软件配置同样很便捷,接上电源后等待约1min,LCD液晶面板上即会显示本机当前的IP地址、子网掩码及网关(出厂默认为静态IP192.168.0.234,子网掩码255.255.255.0,网关192.168.0.1)。手机端的Internet Explorer经实践并不支持网络摄像机的实时视频显示功能,但换用Opera Mobile 10即可。具体操作可按以下步骤:(1)启动Opera Mobile,在地址栏中输入http://192.168.0.234,如图3a所示;(2)选择“服务器推送模式”,需要的用户名和密码默认为admin、123456;(3)之后即可通过手机屏幕观看实时拍摄的显微视频了。根据需要,手机无线显微系统可设计出欢迎界面,如图3(b)所示。
3 手机无线显微系统实际性能测评
在普通物体观测方面,我们首先选择了一组典型对象进行观察,包括印刷文字(图4a)、植物叶片(图4b)和人体指纹(图4c)三种材料。实验步骤如下:(1)将观测对象置于平坦桌面上(指纹除外);(2)将显微镜直立,物镜向下,贴紧观测材料;(3)根据需要打开LED照明;(4)将网络摄像头镜头对准显微镜目镜,调整焦距使摄像头输出清晰的图像。观测效果见图4,原始观察对象的细节放大后在手机屏幕上显示一目了然。可见,本文构建的手机无线显微平台成功实现了显微图像的远程读取及显示。
在评估新系统应用到生物学试验时的工作性能方面,我们以小鼠肿瘤组织为例,通过无线方式获得其显微图像。研究中,观测的具体对象是Calb/c小鼠B16F10黑色素瘤肺转移组织切片Cycliu D1免疫组化染色装片。实验中使用台式光学显微镜,采用了100X、400X和1000X三种不同的放大倍数,结果如图5所示。图中比较清晰地显示了肺组织各种放大层面上的细节,特别是图5(c)中黑色斑点显示了黑色素瘤区域。此外,该图中左侧白色区域实际是小鼠肺组织中的一根气管。这些结果同样证明了新颖无线显微成像方法的可行性。
4 小结
本文以无线方式实现了一种崭新概念的手机显微技术。该方法不仅很好地继承了已有手机显微技术所具备的便携、低成本以及受众广泛的优势,还体现出自身独特的无线优点。通过无线方式获取图像,观测人员无需近距离操作观测对象。这一方面极大地扩展了产品适用范围,使观测显微成像具有了更高的时间、空间灵活性;另一方面,还增加了使用安全性,使以无线方式随时便捷地观察具有危险性的对象如SARS、HIV病毒等成为了可能;与此同时,也使得产品的使用更加灵活,手机端无需设置任何硬件外设,只需安装配套软件即可,不作观察时完全不影响手机作为通讯工具的正常使用。总之,本文在“手机无线显微”这一领域作了有益尝试,并取得一定进展。该方向目前还有很大的开发空间[5],尚有许多理论与技术问题值得深入研究。手机显微成像无疑可以在很多方面满足人们以其他方式难以达到的需求,例如如何简便有效地观察自己的耳道或口腔内部;如何快速而准确地判断一瓶放置一段时间的果汁是否已发生变质;研究人员在正常工作时间以外仍需要对培养的细胞组织等进行观察,能否不去实验室加班;能否定期远距离观察研究中的传染性危险生物样品。诸如此类的种种问题,促使人们寻求更便捷、成本更低的显微设备,而手机显然是最好的载体。当然,本文实现的也只是其中的一种典型技术途径,进一步的扩展可衍生出更多的手机无线显微技术。随着科学技术的日益进步,手机无线显微技术将在今后会得到更多开拓和发展。
致谢
感谢本实验室张晓丁同学在网络摄像技术方面的帮助;感谢贾得巍硕士提供的黑色素瘤肺转移组织切片材料。本研究部分受国家自然科学基金(No.81071255)及清华大学裕元医学科学研究基金资助。
摘要：提出并实现了一种将手机与光学显微设备相结合的手机无线显微系统。该系统由手机、网络摄像仪、微型显微镜或高倍率显微镜等构成。在对常规物体及小鼠肿瘤组织切片等进行的系列概念性显微观察实验表明,这种显微方法可通过手机以无线方式接收显微图像,观察不受地点限制,设备体积小巧,成本低,在无干扰性研究细胞/组织培养以及危险生物样品的远程观测等方面可望有较广的适用面。
关键词：手机,显微镜,蓝牙,无线,低成本
显微成像 篇2
利用显微成像光谱仪对岩芯样品进行荧光显微成像,所得信息构成光谱成像立方体,从而同时采集到含油岩芯样品表面组构的空间信息和所含烃类的荧光光谱信息,克服了目前通用的显微荧光技术的.某些局限性,得到一定波长范围内岩芯表面荧光各波长的单色图像,利用相应的软件做进一步的数据处理,得到发光波长、发光强度及发光部位等多维信息,从而可以更直观、科学地揭示岩石中的石油烃类分布含量及岩石结构和构造等,对石油录井及油气水层的判别和评价具有重要的实用价值.
作 者：黄乔松 于肇贤 张林灿 张炜 杨渭 HUANG Qiao-song YU Zhao-xian ZHANG Lin-can ZHANG Wei YANG Wei 作者单位：黄乔松,杨渭,HUANG Qiao-song,YANG Wei(中国石油大学(华东)物理科学与技术学院,山东,东营,257061)
于肇贤,YU Zhao-xian(中国石油大学(华东)物理科学与技术学院,山东,东营,257061;北京信息工程学院,基础部,北京,100101)
张林灿,张炜,ZHANG Lin-can,ZHANG Wei(天津市九维光电科技有限公司,天津,300384)
显微热成像系统自适应零点定标 篇3
热成像技术可被动地探测目标景物发射的红外能量[1],而显微热成像技术,可以获得物体细部的微弱温度分布,在生物医学与检测、电路无损检测和科学实验等领域都有广阔的应用前景[2,3,4]。但由于光学衍射的限制,红外焦平面探测器的探测像元间距不可能也没必要无限制缩小[5]。要提高成像质量,采用光学平板旋转式微扫描技术是一种较为简单的方式[6]。该微扫描技术将系统所成的图像分别在横纵坐标方向进行1/N(N为整数)像素距的位移,得到N×N帧欠采样图像,进而经过过采样重构获得一幅高分辨力的亚像元图像(像素数是原来的N2倍)[7]。这种微扫描技术不仅结构简单,成本低[8],而且可以在不改变探测器结构的情况下,获得更多的场景信息,提高系统的空间分辨力[9,10]。
在文献[11]中利用光学旋转微扫描技术,我们已经研究了一种基于光学平板旋转微扫描的高分辨力显微热成像系统(如图1)。但由于微扫描器与探测器的位置关系在每次装调后都会产生变化,系统扫描初始点(零点)与标准位置点有偏差,这样以初始点为起点采集的四幅图像经过过采样重构后,系统空间分辨力并不能得到提高,有时反而会降低。因此,微扫描零点位置的标定是本系统需要解决的问题。本文通过改进的频域配准方法[12]计算图像微位移,并提出一种新的几何方法,操作中只需从初始点直接旋转180°到目标点,并通过几何原理计算微位移偏差进行自适应修正,此方法可减少操作复杂性,降低误差出现的次数,提高系统的微扫描零点的标定精度。
1 光学微扫描显微热成像系统及其零点
如图1所示,光学平板旋转微扫描显微热成像系统由红外热像仪、光学平板旋转微扫描装置、红外显微物镜、机械结构组件及计算机组成[12]。其中光学平板旋转微扫描装置由透明光学平板、精密光学平板支座、高精度电控旋转平台及其控制器等组成[13]。如图2所示,成像系统光轴与透明光学平板成一定角度θ,通过平板绕光轴的旋转使会集光束的聚焦点在成像面上形成以原像点为中心,r为半径的圆周,圆周上位于四个象限45°、135°、225°、315°处的四个点,即标准2×2微扫描扫描位置点,其构成正立正方形(如图3中正方形ABCD)。而每两个相邻标准位置点相距探测器像元间距L的一半,其中r=2L/4。在四个标准位置点采集图像,可获得标准2×2微扫描模式下的4幅低分辨力欠采样图像。
图3中虚线所示的正立正方形的四个顶点(ABCD)就是该系统理想的低分辨力图像的微扫描采样位置点。系统在标准2×2微扫描模式下,标定后采集的第一幅欠采样图像的位置即为微扫描零点(如图3标准位置点A)。
但实际上微扫描装置安装到系统之后,其初始位置不可能刚好与标准位置点重合。如果仍按照间隔90°的方法进行微扫描,则由于微扫描零点位置的偏差,造成误差累积使其他微扫描位置都出现偏差(如图3中实线正方形四个顶点EFGH)。按此方法采集的四幅低分辨力图像不能满足横纵坐标方向错位半个像素间距,进而导致重构出的图像质量降低,无法提高系统空间分辨力。因此,微扫描零点的标定成为系统实用化的关键环节。
2 微扫描零点自适应定标方法
2.1 零点位置标定
微扫描零点位置标定是指将装置的初始微扫描位置点与图3中2×2正立正方形中标准点中的任一点(A,B,C,D)重合。标定的方法是利用不同位置所获得的图像微位移来计算平板折射镜旋转到标准位置的角度。
微扫描装置初始位置点的各种情况如图4所示,M(xM,yM)点是微扫描装置安装初始点,将平板折射镜绕光轴逆时针旋转180°到达点N(xN,yN)。图4中(a)到(d)是待标定点N分别落在四个象限的情况,旋转中心O(x0,y0)的坐标如式(1):
如图4(a)所示,以待标定点在第一象限为例阐述零点位置标定的具体方法,此时安装初始点M点在第三象限,由于机械扫描在扫描过程中会有振动影响,那么旋转的角度越小产生的误差就会越小,因此,将离N点最近的理想扫描位置点A作为扫描零点。求出∠NOA的大小就可求出扫描零点标定角α,完成微扫描零点位置的标定。
为求α的大小,过点M和N分别做一条垂直线和水平线交于K点,则标定角度α为
当待标定点在其他象限时,微扫描零点标定角α的计算方法与待标定点在第一象限的情况相同。由图4可知,微扫描装置的旋转方向与待标定点所在象限有关:当待标定点在第一、三象限时,α>0时平板折射镜顺时针旋转,α<0时平板折射镜逆时针旋转;当待标定点在二、四象限时正好相反。利用x0与y0的比值体现象限特征,由此可知,当α与x0/y0同号时,平板折射镜需顺时针旋转|α|度;当α与x0/y0异号时,平板折射镜需逆时针旋转|α|度。
2.2 自适应零点位置标定
当微扫描装置的零点完成一次标定后,由于外界干扰因素及系统本身精度的影响,微扫描装置旋转标定角度后的位置与标准位置点还是有偏差的。为进一步提高标定精度,本文提出一种自适应零点位置标定方法,该方法首先设定一个阈值,对微扫描零点位置进行多次重复标定。文中阈值的选择是通过多次重复实验来确定的,阈值的选取需要满足数值足够小达到亚像元精度要求,并且不用重复次数太多(本实验中选取的阈值为500转×0.002 5°,即为1.25°)。通过自适应标定以达到更高的标定精度,使微扫描位置更接近正立的正方形,其过程流程图如图5所示。自适应零点定标具体标定过程为:首先采集微扫描装置初始位置的图像IM,再逆时针旋转平板180°采集图像IN,然后利用改进的图像频域配准算法[14]计算图像IM和IN之间的微位移,再利用式(2)计算零点定标的旋转角度α及方向。如果α大于设定的阈值,则按标定角度及方向旋转平板重新采集图像IN,并重新计算旋转角度α及方向,反之则完成零点位置的标定,得到待标定点的微扫描零点位置。
3 微扫描零点定标及过采样重构实验
利用微扫描零点自适应标定方法对实际光学微扫描显微热成像系统进行零点位置标定实验,如图6所示。图6是零点位置标定前后对实际系统按照标准2×2微扫描模式采集的四幅图像的微位移位置图,图中坐标单位是1个单位像元,细线代表未定标的微扫描位置图,粗线代表零点经自适应标定后的微扫描位置图。
从图6可以看出经微扫描自适应零点定标后的扫描位置更接近标准的正立正方形,从而说明了本文提出标定方法的有效性。但由于实际系统装调及工作中的机械振动等因素影响,目前扫描微位移位置还达不到完全与正立正方形四个顶点重合。
3.1 红外图像仿真重构实验
利用图6中实线和粗线所示的微位移位置由高分辨力图像(图7(a),640 pixels×512 pixels)可分别模拟得到定标前后四幅低分辨力图像(320 pixels×256 pixels),然后对低分辨力图像分别进行最近邻插值、双线性插值和过采样重构。其中图7(b)为模拟自适应零点定标微位移所得的4幅低分辨力图像,选取图7(b)中的一帧分别进行最近邻插值和双线性插值,图8(a)为采用第1帧低分辨力图像进行双线性插值所得的高分辨力重构图像,图8(b)则是由图7(b)的4帧低分辨力图像按标准2×2过采样直接嵌入的方法重构出的一幅高分辨力图像。
本文采用峰值信噪比PSNR、通用图像质量因子Q和图像信息熵SNT对重构图像的质量进行评价[12],由这三种评价方法的定义可知评价因子的数值越大图像的质量越好(如表1)。其中未定标的4幅低分辨力欠采样图像是以旋转台安装初始点为起点,以90°间隔进行旋转扫描所得(即图6中细线所示的微位移位置)。从评价参数知:系统零点未定标和自适应零点定标后的效果无论是PSNR、Q和SNT均优于最近邻插值法;系统零点未定标的PSNR和Q不仅比自适应零点定标后的差,而且小于双线性插值法,但所含信息量大于双线性插值法;而经自适应零点定标后的过采样重构图像评价参数均优于未定标的,从目视效果来看其细节还原能力(楼房窗户等细部)最好,无论在图像信息丰富程度、细节可分辨性,还是图像清晰度上都更优。
3.2 实际采集显微热图像的重构
本文分别对实际光学微扫描显微热成像系统未定标和自适应零点定标后采集的4幅低分辨力欠采样图像进行过采样重构,并选取自适应零点定标后的一帧低分辨力图像进行最近邻插值和双线性插值。如图9所示是自适应零点定标后所采集的4幅低分辨力欠采样图像(768 pixels×576 pixels),图10(a)和10(b)是分别对自适应零点定标后所采集的低分辨力图像采用过采样重构法和双线性插值法得到的重构图像(1 536pixels×1 152 pixels),重构图像的信息熵(SNT)如表2所示。通过对比可知:自适应零点定标后的过采样重构图像比未定标和双线性插值法、最近邻插值法得到的图像包含的信息量更大,图像细节更丰富,清晰度也更高,且与原始低分辨力图像相比空间分辨力也提高到原来的4倍。说明实际光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力得到提高,证明了实际系统自适应零点定标方法的有效性。
4 结论
显微成像 篇4
血液病是指原发于造血系统的疾病,或影响造血系统伴发血液异常改变的疾病[1]。近年来,由于环境的污染,化学废料及物理因素等的影响,使得患该类疾病的人数日益增多,并且该类疾病是一类危及生命的疾病,因此对血液病的早期诊断和鉴别具有十分重要的意义。
在正常的生理条件下,人体内血细胞发育过程是一个相对平衡的过程。而在病理情况下,由于造血器官功能紊乱及内源性或外源性刺激等均可引起血细胞在数量、形态、比例等方面的改变。因此对于血细胞识别与分类有助于医生对各种病变加以鉴别,制定出有效的治疗方案。通过显微镜检查血液涂片,以血细胞形态作为诊断依据是诊断血液病最基本、最常用的方法[2]。但是,人工检查血液涂片是一种费时费力的工作。通过应用模式识别技术,借助于计算机进行细胞图像的处理,不但可以科学地总结临床细胞病理学家的诊断经验,又可充分发挥计算机视觉分辨率高,抽取样本灵活多样的特点,同时具有人工诊断所难以达到的高速度,而且准确性也很高。但在现有的基于显微图像的血液细胞自动诊断分析中,基本都是以在显微镜下拍摄的血液涂片的两维彩色或者灰度图像为研究对象,由于这些图像只能够提供灰度或者色彩等有限的信息,使得血细胞的自动分析算法相对复杂,而且只能从形态、颜色角度对血细胞进行分析,不能从生化角度对病变细胞进行更为深入的分析。
显微高光谱成像技术是将显微镜技术与遥感中的高光谱成像技术相结合,能够对生物样本进行显微高光谱成像的技术。该技术不仅可以提供被检测样本的显微图像信息,还可以同时提供样本的透射率光谱信息,使对某些样本实现定性和定量分析成为可能。本文将自行研制的推帚式显微高光谱成像系统应用于人血细胞的分析,从图像和透射率光谱两个方面对正常血液和白血病血液中的部分血细胞进行对比分析。初步获得了正常与病变细胞在形态和透射率光谱上的差异,辅助医学研究人员从一个新的角度对血液涂片进行研究。
2 材料与方法
2.1 样本及制备
将静脉血采集于EDTA-K2抗凝剂(液体或粉末状)中(浓度为每毫升血液含1.5~2.2mg EDTA-K2·H2O),采血后立即混匀。在玻片近一端1/3处,加一滴(约0.05 ml)血液,握住另一张较狭窄的、边缘光滑的推片,以30~45º使血滴沿推片迅速散开,快速、平稳地推动推片至玻片的另一端。在1 h内,用显微高光谱成像系统对血涂片进行观察。
2.2 试验仪器
采用自行研制的显微高光谱成像系统对正常和白血病人血液涂片样本进行测量,获取了相应的人血液涂片的显微高光谱图像数据。显微高光谱成像系统根据推帚式成像光谱仪的原理进行设计[3]。如图1所示,整个系统由分光计、面阵CCD相机、仪器平动装置、数据采集与控制模块等几部分组成。处于载物台上的采集目标被柯勒照明系统照明,瞬时视场内的样品条带首先成像于光谱仪的狭缝处,再经过光栅及棱镜分光组件后,在垂直样品条带方向按光谱色散,最后成像于CCD像面。CCD光敏面平行于狭缝的一维称为空间维,垂直于狭缝的一维称为光谱维,空间维每一行光敏元上得到的是样品条带一个光谱波段的像,这样面阵CCD相机每帧图像便对应于一个样品条带的高光谱图像。
要获得整个观测目标的二维图像,还必须对另一维进行推帚。系统通过载物台自动装置对样品进行推扫,就可以得到整个样本的二维图像及光谱数据。该显微高光谱成像系统的光谱范围为400~800 nm,有效像元数640×300,共240个波段,光谱分辨率优于2 nm,当选用40倍物镜时,空间分辨率为1.125μm。采集的高光谱数据可以看作一个3D的数据立方体或者是一系列2D图像的堆叠,如图2所示。图像中每一个像素点都有两个属性:亮度属性和光谱属性。因此既可以从形态上对样本进行观察,也可以从光谱角度对样本进行分析。
3 血细胞显微高光谱数据分析
使用显微高光谱成像系统对正常和白血病人血液涂片进行了观察,按照前述方法采集了各组样本的显微高光谱数据。对采集的数据进行了预处理和归一化,使得数据具有可比性。下面从图像和光谱两个方面列出观察结果并进行一定的分析。
3.1 单波段图像
显微高光谱成像系统采集的数据具有多波段的特点,对于具有240个波段的显微高光谱数据,则包含了240幅单波段图像。其中一例白血病血液涂片12个波段的单波段图像如图3所示。由于系统放大倍数和空间分辨率的限制,目前获得的正常人血液显微高光谱图像数据仅从单波段图像上很难对血细胞的形态参数进行量化研究,只能在某些区域对单个血细胞进行初步的观察。而对于白血病血液的显微高光谱单波段图像,在665.4∼741.2 nm光谱范围病变细胞形态比较明显,适合进行识别和计数。整体对比白血病血液涂片和正常血液涂片的显微高光谱单波段图像可以发现,白血病血液涂片的透射率比正常血液偏高,在665.4nm以后的图像中表现的尤为明显,这一特征将在后面的透射率光谱曲线中予以分析。
3.2 透射率光谱
人血液涂片的显微高光谱图像数据除了可以提供样本的单波段图像和三波段伪彩色合成图像外,还可以从光谱角度对样本进行描述。图4是从显微高光谱数据中提取的红细胞、白细胞的典型透射率光谱曲线。其中图4(a)是正常和白血病血液涂片中红细胞的典型透射率光谱曲线;图4(b)是正常和白血病血液涂片中白细胞的典型透射率光谱曲线。从图中可以看出,白血病血液细胞在400∼800 nm范围内的透射率普遍高于正常血液细胞,特别是白细胞的透射率在541.3 nm附近比正常值高出了50%左右;正常血液红细胞的透射率光谱曲线分别在602.2 nm和741.2 nm附近存在2个透射吸收点,而白血病血液红细胞的透射率光谱曲线第1个吸收点的位置有所偏移,在602.2∼655.9 nm范围都存在较大的吸收。在后续研究工作中,在扩展了系统的光谱范围之后,还需要进一步研究病变细胞的透射率光谱与病变细胞的生化联系,从而可以从生化机理上对病变细胞进行研究。
4 结论
本文将自行研制的推帚式显微高光谱成像系统应用于血细胞的检测,不仅可以从细胞形态上进行诊断,还可以从细胞的透射率光谱角度进行分析。在对比分析了正常和白血病血液的透射率光谱特征的基础上,找出了白血病病变细胞在可见光范围的特征光谱。将光谱分析技术的定性和定量分析特性与图像分析的定位特性结合起来,构成综合分析系统,可以提供更丰富、全面的信息,辅助医学人员从新的角度进行相关研究。
由于光谱曲线特征可以反映生物样本的生物化学变化,所以光谱成像分析技术在生物样本的分析中有着广泛的应用前景[4,5,6,7]。将显微高光谱成像系统应用于血液分析,则可以提取单个血细胞的透射率光谱,使得光谱分析达到单个细胞的水平,可以对血细胞的生化变化进行更加精细的描述。由于目前初步研制的显微高光谱成像系统的空间分辨率和光谱范围的限制,所获得的血液涂片的显微高光谱图像不论是从图像上还是从光谱上都只是能进行比较粗略的分析。如果要达到真正的临床应用,还有待于深入研究。
参考文献
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显微成像 篇5
随着工业技术高速发展,无损检测在提高产品质量、降低生产成本、和延长产品使用寿命等方面起到越来越重要的作用。目前,在检测材料应用上主要有X射线成像[1]、红外热波成像[2]、超声波检测[3]、激光全息[4]、微波等无损检测技术。由于微波频带宽、方向性好、贯穿介电材料能力强,微波检测技术可以进行最有效的内部隐藏结构无损透视探测,使缺陷区域的大小和范围得以准确测定,同时克服了一般检测方法的不足,如超声波在复合材料中衰减大,难以穿透,较难检验其内部缺陷;X 射线法对平面型缺陷的射线能量变化小,底片对比度低的困难[5]。此外,微波不能穿透金属和导电性能较好的复合材料,还可用来检测金属结构、表面形貌等。特别地,近年来微波扫描近场显微技术[6]的发展,使得局域结构的微波成像探测成为可能。
由于微波隐失场激发和检测具有背景干扰小、信噪比高的优点,近年来国内外一些研究课题组分别研究实现了多种微波近场探头设计产生微波局域隐失场的方法,包括采用同轴线[7]、开槽波导[8]和微带线[9],以及本文所采用的电容加载同轴谐振腔结构[10]的微波近场扫描显微镜[11,12,13]。结合S参量测量技术,本文获得了多谐振频点S21幅值和相位的扫描测量数据,得到物体内部金属隐藏结构的清晰图像,实现了光学显微镜所不能实现的不透明物体内部探测问题,空间分辨率突破衍射极限,可达0.01λ的超分辨。为实现产品内部无损检测和质量检验,进一步探测介电材料表面光洁度、内部精细结构及不均匀性等提供了重要研究基础。
1 SEMM结构和工作原理
本文研究的SEMM系统核心探测部件,采用探针和电容加载同轴谐振腔设计结构,在显微镜整体系统[14]中起“局域光源”和“放大系统”的关键性作用。图1为SEMM核心探测部件及系统整体构造示意图。
如图2所示,电容加载同轴谐振腔除终端缝隙外,腔内驻波为TEM或准TEM模式,电磁场结构稳定,无色散,工作频带宽。SEMM一耦合环为输入装置,激励谐振腔的振荡模式,另一耦合环为输出装置,有外界样品微扰时感应腔内电磁场变化。谐振腔内导体底端锥形的设计,目的是为了提高探针尖隐失场电场强度。
探针的作用是随腔内电磁场变化针尖产生激励电场,激励样品表面产生包含样品精细结构信息的局域隐失场。隐失场的强度随着离物体距离的增大而迅速衰减。探针再将隐失场耦合到远场传播,通过探测谐振频点S21的变化,可重构探测样品的空间分布图像。SEMM空间分辨率与探针针尖的大小相比拟。
2 理论研究与仿真分析
2.1 SEMM谐振条件分析
如图3所示,电容加载同轴谐振腔可等效为一端短路的平行双导线与一电容C并联。
用电纳法求解谐振频率,谐振时端面AA′的总导纳为零,可得谐振条件[15]:
上式为一超越方程,用图解法求得谐振频率f01,f02,f03…可见,对于内导体长度l和电容C结构一定的电容加载同轴谐振腔,可以有无穷个振荡模式,即存在多个谐振频率f0,此性质称为多谐性。通过SEMM仿真分析,0～11 GHz S21的幅值和相位如图4所示。
从图4结果可以看出,0～11 GHz S21幅值和相位都出现多个较均匀整齐的谐振峰,满足电容加载同轴谐振腔多谐性的特点。从幅值图分析, S21峰型较尖锐,品质因数Q较大,在谐振频率附近谐振腔对外界微扰信号变化敏感。从相位图分析,S21在谐振峰处二者均发生±π弧度的相位跳变,说明在谐振峰处,相位信号对频率变化敏感。根据微扰理论和隐失场探测原理,理论上在谐振频点处幅值和相位信号都能呈现样品信息图像。
2.2 电磁场模式分析
实际上,SEMM成像可否除与工作频率有关外,还与工作时电磁场模式有关。仿真分析得到,0～11 GHz SEMM各谐振频点纵向截面均出现驻波谐振现象,且f01=1.44 GHz(基模),f02=4.28 GHz,f04=7.34 GHz和f07= 6.03 GHz处纵向截面出现TEM模式,但由于高次模式影响,在f03=6.03 GHz,f05=8.72 GHz,f06=9.67 GHz处横向截面现非TEM模式。以图5谐振频率f04时腔体电磁场模式进行分析说明。
从图5仿真结果分析得到,在SEMM谐振频率f04时,谐振腔纵向截面出现整驻波波长谐振现象,具有明显的电磁场分界零点,且探针和缝隙出现在磁场强度最大处。横向截面电磁场为TEM模式。
2.3 探针及隐失场作用
以SEMM工作在f04,塑料样品(5 mm×5 mm×2 mm,介电常数Epsilon≈3)为例,分析SEMM探针及隐失场的作用。图6为探针、缝隙及样品表面附近电磁场分布。
由图6可以看出,探针和谐振腔底端缝隙壁之间电磁场模式为TEM模式,探针将谐振腔内部分能量沿探针方向馈出,在探针针尖正下方激励起强烈的隐失场。
图7为样品表面电磁场分布。从图可看出,样品表面探针针尖正下方电场强度最大,可达105 V/m量级,电磁场范围可与探针大小可比拟,即扫描样品空间分辨率。样品表面磁场强度较小,针尖正下方磁场强度相对于周围磁场强度更小些。
3 SEMM测试与分析
3.1 SEMM性能测试
在仿真设计的基础上加工了SEMM测试样机,该样机由电容加载同轴谐振腔、探针、耦合环和SMA转接头组成。为提高针尖隐失场强度,电容加载型谐振腔内导体底端采用锥形设计,探针针尖直径约50 μm。装配后的SEMM样机如图8所示。
实验对SEMM的各方面性能进行测试分析,包括S21仿真与测试结果比较,及微扰前后S21幅值和相位变化等。
从图9和表1可以看出,1～11 GHz范围SEMM谐振频率基本一致,相对误差小于0.07 GHz,S21幅值仿真与测试结果大致吻合,误差可能来源于仿真和测试环境不同,及制作精度、SMA转接头或材料特性误差等影响。
从图10中1～11 GHz S21微扰前后幅值图分析,在谐振频率f01,f02,f04和f07附近S21幅值微扰前后变化明显,差值可达30 dB 左右,可实现成像,而在谐振频率f03,f05和f06附近幅值几乎没变化,不可成像。从S21微扰前后相位差值图分析,除出现个别噪声信号以外,在谐振频率f01,f02,f04和f07附近发生连续的±π弧度的相位跳变,在谐振频率f03,f05和f06附近S21相位微扰前后差值几乎为零,不可成像。
结合前面仿真分析得到,SEMM成像可否除与工作频率有关外,还与工作时电磁场模式有关。当电容加载同轴谐振腔在谐振频点,腔内驻波为TEM模式时,可达到成像目的。
3.2 无损透视探测
实际测试时,SEMM加工样机对封装好的IC卡进行内部无损透视探测,内外结构如图11所示。已知IC卡塑料表皮厚度0.3 mm,内部有一环绕凹槽宽度1.42 mm铜线圈和4 mm×2.5 mm的小芯片,凹槽厚度约0.2～0.5 mm。IC卡内部探测成像结果图11所示。
从图11不同谐振频率IC卡内部探测成像结果分析,谐振频率f01和f04处可呈样品信息图像,f02处信噪比较小,呈现条纹图像,不能显示样品信息。从IC探测成像结果来看,SEMM对内部的铜线圈、小芯片和凹槽均呈现清晰图像,空间分辨率可达0.01λ,实现了不透明物体内部隐藏结构的无损透视探测,这是光学显微镜所观测不到的。
实际探测结果,谐振频率f02和f07处也可成像,f05和f06处不成像,进一步验证SEMM谐振频点成像可否与电磁场是否TEM模式有关,多谐振频点S21幅值和相位信号都可以成像。
图12为隐失场强度随样品表面深度变化曲线。离表面越深,即离探针尖越远,样品内部隐失场强度越小,且变化越来越平缓,说明隐失场可探测到样品内部信息,但探测深度受隐失场穿透深度d限制。仿真得到SEMM穿透实验所用塑料样品的深度约为0.63 mm。
4 结 语
本文在分析新型微波近场扫描显微镜同轴谐振腔工作模式的基础上,仿真研究分析并加工测试了SEMM样机。测试采用S参量测量谐振腔多谐振频点S21幅值和相位的工作方式,得到介质层下金属隐藏结构的扫描微波图像,实现了0.01λ超分辨率的清晰图像。虽微波隐失场透视探测受到穿透深度的限制,但已探测到光学显微镜所观测不到的不透明物体内部隐藏结构。该微波近场扫描显微镜为应用于物体内部无损探测和检验提供了重要方法,同时,为进一步检测介电材料内部结构,及金属和导电性能好的复合材料表面形貌等提供了重要的研究基础。
原子力显微镜在材料成像中的应用 篇6
原子力显微镜实际上就是通过原子之间的细微作用力来进行基本成像。原子力显微镜可以合理的把纳米级探针适当的固定在对于力比较敏感的、容易操控的弹性悬臂上。一旦探针靠近材料样品的时候, 样品表面原子与探针顶端原子之间逐渐形成范德华力从而导致悬臂出现变形, 以至于偏离原来的轨道, 并且依据在扫描材料的时候测出的振动频率或者偏移量来构建三维图像, 从而得到材料的形状和样貌。依据不同材料和探针之间的不同作用力, 原子力显微镜的主要模式有:轻敲模式、接触模式以及非接触模式来合理成像。在材料进行原子力成像的时候, 一般使用的都是轻敲模式, 主要就是利用探针的间歇性轻敲材料。因为材料与针尖接触时间不是很长, 可以很大程度的降低探针的破坏力。与以往的成像技术相比较来说, 这种成像方式具有设备简单、能够在空气、真空以及溶液中成像, 因此, 应用比较广泛。
2 原子力显微镜在材料成像中的应用
2.1 原子力显微镜在探测材料样貌方面的应用
利用原子力显微镜来观测材料的样貌进行成像的时候, 材料与探针之间出现相应作用力改变能够很好的反映出材料表面的三维图像。可以通过数值分析出材料表面的高低起伏情况, 因此, 在利用原子力显微镜对材料进行图像分析的时候, 可以有效地发现材料表面的颗粒程度、粗糙程度、孔径分布以及孔的结构等。可以利用这种成像的方式把材料表面的情况形成三维图像进行模拟显示, 促使形成的图像更加利于人们观察。
2.2 原子力显微镜在粉体材料中的应用
在对粉体材料进行分析和研究的时候, 可以利用原子力显微镜来逐渐分析原子或者分子中尺度, 从而保证可以准确观测晶体以及非晶体的位置、形态、缺陷、聚能、空位以及不同力之间的相互作用。一般来说, 粉体材料基本上都是使用在工业中的, 但是现阶段有关于检测粉体材料的方法还是十分少的, 研制样品也相对比较困难。原子力显微镜实际上是一种新兴的检测方式, 具有操作方便、制样简单等特点。很多专家学者认为, 人们使用化学方式研制出了Sn S粉末, 利用原子力显微镜把涂在硅基板上的材料进行成像, 从图像上我们很容易发现此类材料具有分布均匀的特点, 每一个大约15nm。图1为原子力显微镜下的Sn S材料的成像图。
2.3 原子力显微镜在晶体材料中的应用
专家学者经过不断研究和分析得到了很多晶体生长的模型, 但是经过更加深入的分析和研究发现这些理论模型和实际情况是否相同还是具有一定差异, 也逐渐成为学者讨论和研究的重点, 所以人们希望通过显微镜来监测和观察生长过程。虽然, 使用传统的显微镜已经观测出一定的成果, 但是由于这些光学显微镜、激光全息干涉技术等存在分辨率不是十分高、实验条件不是很好以及放大不足等问题, 使得研究过程出现很大困难, 导致不能观测纳米级的分子等。原子力显微镜的发展, 为科学家们研究纳米级分子或者原子提供了依据, 也成为了专业人士研究晶体过程的重要方式。利用这种显微镜具有的能够在溶液中观察以及高分辨率等特点, 可以保证科学家们能够很好的观测到晶体生长过程中的纳米级图像, 从而不断分析和掌握材料的情况。
3 结语
随着社会的发展以及科技水平的提高, 人们必然不会让科学止步不前, 原子力显微镜成像技术也会得到更大的发展和进步。原子力显微镜目前作为检测材料方面的重要方式, 虽然已经取得了一定成绩, 但是还是会存在一定问题, 例如, 速度慢、范围小等, 因此, 在未来的原子力应该主要朝着几个方面发展。一是发展速度更加快的原子力显微镜成像技术, 增加扑捉原子之间情况的力度;二是, 逐渐发展成为成像范围比较大的原子力显微镜, 保障能够成像出高分子聚合物;三是, 逐渐发展出可以很好的辨别原子种类的原子力显微镜成像技术, 以便于可以很好分辨出材料中的分子种类。
参考文献
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显微成像 篇7
随着内镜技术的快速发展,显微内窥技术在临床上具有广阔的应用前景,如共聚焦激光显微内镜(Confocal Laser Endomicroscopy,CLE)[1]。CLE是通过放大的方式对黏膜层的细胞结构实时观察,实现内镜下的虚拟组织病理成像,展现了良好的应用前景[1,2]。但由于CLE是通过对多个点进行二维扫描的方式而获得图像,这种逐点扫描的成像方法需要较长的扫描曝光时间,因此降低了帧频率并且会出现伪影[1,2,3]。针对上述问题,新的荧光内窥式显微成像模式为我们提供了新的思路。高分辨率显微内镜(High Resolution Microendoscopy,HRME)是一种新的荧光内窥式显微成像模式,有望在实现即时显微成像的同时获得高质量的成像效果[4,5,6]。课题组自主研发了一套HRME成像系统,本文就HRME成像原理、HRME组成元件、光路设计及初步应用等方面做简要介绍。
1 HRME系统成像原理和荧光造影剂
1.1 成像原理
HRME通过LED光源发出的激发光经滤光片过滤,形成455 nm的窄谱段激发光,激发光经高分辨率光纤传导至喷洒染色剂的生物组织产生515 nm的荧光。荧光信号再通过高分辨率光纤返回,由物镜放大后,通过二向色镜将激发光和荧光分开,只将荧光信号传导至CCD芯片上进行成像,从而得到被检测组织的细胞学图像,见图1。
1.2 荧光造影剂
HRME系统常用的荧光造影剂是原黄素和盐酸吖啶黄,其对组织有较高的亲和力。原黄素已被FDA批准为实验试剂,在欧洲、亚洲和澳大利亚等广泛应用,无严重不良反应,安全性较高。原黄素激发光和发射光波长分别是为445 nm和515 nm,可与细胞核内的DNA、RNA结合后染色,局部喷洒原黄素后几秒内即可被吸收,使黏膜上皮细胞核显影,显像的细胞核表现为发亮的区域,不显色的部分为发暗的区域。
2 HRME系统组成
系统的主要组成元件包括一个440~480 nm的LED光源、一根长1.8 m(内含30 000根单丝)的高分辨率光纤、一根长1.8 m(内含10 000根单丝)的高分辨率光纤、10×显微镜镜头、20×显微镜镜头、500 nm二向色镜、滤光片以及一个科学级CCD相机,见图2和图3。
3 HRME系统光路设计
光路设计是HRME系统的核心部分,其主要包含激发光传导部、荧光图像传像部、光纤快速交换部和图像采集部。
3.1 激发光传导部
激发光源为波长440~480 nm的LED光源,其发出的全波段激发光经过准直装置a和滤光装置b1过滤后,发射出波长455 nm的平行激发光。激发光入射到透光率为500 nm的二向色镜的镜面c上,通过折射将激发光经过光纤快速交换部d出射到高分辨率光纤中,形成满足原黄素产生激发荧光的窄谱段激发光。
3.2 荧光图像传像部
荧光造影剂经激发光照射后,产生荧光。荧光信号首先经高分辨率光纤束g传导进入主光路,高分辨率光纤束末端通过SMA905接口3与前端套筒2固定,同时通过旋转前端套筒2进行调焦。荧光信号通过显微镜镜头后透过500 nm的二向色镜c,再经过滤光片b2过滤掉背景光后投射到CCD相机靶面上。
3.3 光纤快速交换部
主要包含两种不同型号的高分辨率光纤束(FIGH-30-650S和FIGH-30-350S),10×显微镜镜头、20×显微镜镜头,两组前端套筒组成。当使用FIGH-30-650S型光纤束时,选取10×显微镜镜头及对应的前端套筒;如果需要更换为FIGH-30-350S型光纤束,只需要将10×显微镜镜头拆下安装上20×显微镜镜头及对应前端套筒即可。
3.4 图像采集部
图像采集主要由科学级CCD相机(f)和计算机软件完成。相机分辨率为2456×2048,成像帧率为17帧/s,CCD靶面尺寸为2/3 inch(1inch=25.4 mm)。
4 HRME系统的初步应用研究
4.1 研究方法
选择日本大耳白兔为研究对象。动物经麻醉、固定、切开、解剖胃肠道、暴露胃肠道组织和清洗等实验步骤后,制备胃肠道黏膜标本,备用。标本局部喷洒0.01%原黄素盐酸盐2~3 m L,大约30 s后将光纤头端以不同角度观察组织表面,进行成像。成像结束后,组织行病理检查。
4.2 结果
HRME根据细胞核大小、密度、分布、腺体结构等指标,可以清晰地辨别不同部位的胃肠道黏膜。胃底黏膜:可见大量排列紧密的腺体,胃小凹开口呈类椭圆形或长形分枝状,周边裂隙呈线样,细胞核排列规则。胃窦黏膜:胃小凹开口呈不规则形或管状,腺腔呈裂隙状,小凹周围细胞排列规则,细胞核小且分布密集。小肠黏膜:可见绒毛呈宽大的指状,立体感明显,呈簇状排列,间隙呈裂隙状。大肠黏膜:可见排列规则的大量菊花样圆形隐窝,大小基本一致,隐窝间隙清晰可见,腺体排列规则。病理结果与HRME结果相一致,见图4。
5 讨论
根据光的折射和全反射原理,光在光导纤维中传导损耗低,通过传像光纤可以实现异地成像,因而光纤在医学内窥成像领域展现了良好的应用前景。随着技术的发展及光学分子成像需求的增长,基于光纤的光学成像设备得到了快速发展。现有光纤荧光成像设备光路主要为共通道方式,即通过同一根光纤传导激发光和荧光,透过二向色镜将激发光与荧光分开,从而只将荧光传导到CCD相机进行成像[7]。Sharon等[8]设计了用于检测小鼠体内结肠肿瘤的多光谱扫描纤维内镜。Pierce等[9]结合高分辨率光纤的性能和共通道荧光内镜的光路配置,开发了一种基于高分辨率光纤的共通道内窥显微成像模式,在此基础上组装了HRME,对培养皿中细胞生长情况进行显微动态观察,取得了良好的效果。HRME作为实时组织病理学成像方法,迅速成为显微内窥镜领域的热点[10,11,12,13]。
依据HMRE的成像原理及成像需求,多位学者研制了多种不同光路设计及硬件配置的HRME设备。Zhong等[14]采用电子倍增耦合元件、30 000像元的高分辨率光纤、10×显微物镜组装了信号高敏感型HRME。Shin等[15]采用30 000像元的高分辨率光纤、20×的物镜、150 mm管状透镜、商用数码相机组成便携式HRME。Pillai等[16]在光纤的头端连接GRIN棱镜,使用光电倍增管(PMT)采集图像。Muldoon等[17]的设备采用了10×的物镜、倍率镜、30 000像元的高分辨率光纤、工业级CCD相机。我们的设备采用了20×显微镜头、二向色镜、长1.8 m的30 000像元(或10 000像元)、科学级CCD相机等元件,制成一套新的HRME成像设备。该设备具有信号稳定、传输速度快和运动伪影少等特点,具有良好应用前景。
我们构建的HRME成像设备优势在于:(1)设计安装双光纤快速交换部,通过该部分可以在主光路不变的条件下快速切换30 000像元与10 000像元两种光纤束,从而保证不损坏光纤束;由于最后投影到CCD靶面上的图像大小相同,而30 000像元光纤束的截面积是10 000像元光纤束截面积的3.45倍,所以在同一主光路中使用10 000像元光纤束所得到的图像放大倍数为30 000像元光纤束的3.45倍,通过双光纤快速交换部实现了放大倍数的快速切换;(2)全套光路采用一体化设计,光路准直不需要经过三维组合平移台的调节;采用SMA905接口固定光纤束,使其连接更加牢固,操作更加简便;(3)激发光源部增加了准直装置,使单位面积激发光的能量分布更为平均,从而避免由于激发光强度不同导致产生假阳性信号;(4)采用科学级CCD相机进行图像采集,具有较高的灵敏度和信噪比,同时可以调节曝光时间和成像帧率。
为了验证HRME系统的成像效果及对于实现组织虚拟病理学成像的可行性,利用HRME系统对动物胃肠道黏膜进行了成像观察。动物胃肠道黏膜成像结果表明HRME能够对不同部位胃肠道黏膜进行实时病理学成像,由于胃黏膜胃小凹形态与小肠、大肠黏膜腺体不相同,所以HRME的图像特点各不相同,凭借HRME图像可以区分胃肠道不同部位的黏膜。上述结果表明HRME作为一种新型内镜技术可以实现组织的虚拟病理学成像,展现了HRME实现“光学活检”的可行性,为进一步临床研究奠定基础[18,19,20]。
综上所述,HRME作为一种新兴的成像工具,能够实现细胞水平成像,通过该成像技术可以对组织进行实时病理学成像[21,22,23]。利用自主研发的HRME成像系统进行了临床前的研究,结果进一步验证了该成像系统对实现组织虚拟病理学成像的可行性,展现了良好的应用前景。光路设计的优化、硬件设备和成像软件的不断升级,探索与临床内窥镜结合的条件将是未来研究的重点。
摘要：高分辨率显微内镜(HRME)是基于高分辨率光纤和分子成像技术研发的一种新的成像方法,能够对组织进行实时成像。该文通过对HRME系统中激发光传导部、荧光图像传像部、光纤快速交换部和图像采集部等组成元件和光路的设计与优化,构建了一套HRME成像系统。利用HRME系统对动物胃肠道黏膜进行成像观察,结果表明HRME实现组织虚拟病理学成像具备可行性,为进一步临床研究奠定了基础。HRME作为一种即时组织病理学成像方法,有望成为组织即时诊断的一种新模式。