组织精细结构的光学高分辨数据获取与图像重建

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以人类基因组计划的完成为标志,医学与信息、计算技术相结合的生物医学信息化时期正在形成,人体信息的数字化成为了研究的热点问题.构建数字人体的目标是实现人体从分子到细胞、组织、器官系统和整体的精确模拟,其中"解剖人"数据集的获取对比是至关重要的.在数字人体数据采集方面目前最为成功的方法是磨削冰冻样品,然后使用数码相机对样品磨削断面拍照,这种方法可以切制薄层断面,没有锯耗,造成信息丢失少,获得数据集断面精度高达0.2mm.根据该数据集所构建的数字人体对人体的器官组织有较为完整的反映.然而在实际应用中,特别是在对高精密的组织器官,如脑、耳蜗等研究中,人们希望获得更加精细的结构.因此,数字人体研究中高分辨数据获取技术的研究仍具有十分重要的意义.据此我们提出了使用OCT成像技术配合磨削拍照的方法来进行数字人体数据的采集.OCT是一种基于弱相干原理的成像技术,可以对样品的纵深方向上成二维的光学切片图.这种成像技术的优点是高分辨率和可以实现对样品的无损成像.通过OCT获得的二维光学切片图像结合合适的算法可以获得样品精细结构的三维重建图像.该文从数字人体的研究现状、技术关键、OCT原理、应用和实验成果各方面验证了OCT成像技术在高分辨率数据采集中的作用,其中重点介绍了我们在OCT三维成像方面的研究成果,包括OCT对物理样品三维成像实验结果与分析、生物组织OCT成像的三维可视化结果以及相应实验方法和实验条件.OCT作为一种三维显微成像技术能够实现对生物组织实现无损的高分辨率的光学成像,就如同超声和X-ray这些方法一样,对于配合磨削拍照的方法,深化在数字人体的领域的研究工作有深远意义.
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