品名型号数量供货单价备注 奥林巴斯生物成像系统显微镜CX31 1套30000元见配置清单奥林巴斯生物显微镜CX23 1套25000元见配置清单备注：以上为人民币含税报价单，含运费和包装培训费，壹年保修期。 生物显微镜CX31技术规格： 用途：可观察普通染色的切片观察。 1．工作条件 1.1 适于在气温为摄氏-40℃～＋50℃的环境条件下运输和贮存，在电源220V （ 10%）/50Hz、气温摄氏-5℃～40℃和相对湿度85%的环境条件下运行。 1.2 配置符合中国有关标准要求的插头，或提供适当的转换插座。 2．主要技术指标 2.1 生物显微镜 *2.1.1 光学系统：无限远光学矫正系统，齐焦距离必须为国际标准45mm。 2.1.2 放大倍率：40-1000倍 *2.1.3 载物台：钢丝传动，无齿条结构，尺寸为188mm × 134mm，活动范围为 X轴向76mm × Y轴向50mm，双片标本夹 2.1.4 调焦机构：载物台垂直运动由滚柱（齿条—小齿轮）机构导向，采用粗 微同轴旋钮，粗调行程每一圈为36.8mm，总行程量为25mm，微调行程为每圈 0.2mm，具备粗调限位挡块和张力调整环 2.1.5 聚光镜：带有孔径光阑的阿贝聚光镜，N.A. 1.25，带有蓝色滤色片 *2.1.6 照明系统：内置6V30W卤素灯，内置透射光柯勒照明 *2.1.7 三目观察筒：视场数≥20，瞳距调节范围为48-75mm，铰链式 2.1.8 目镜：10X，带眼罩，视场数≥20带目镜测微尺 *2.1.9 物镜：平场消色差物镜4X（N.A.≥0.1）、10X（N.A.≥0.25）、40X（N.A.≥0.65）、 100X（N.A.≥1.25）
超分辨荧光显微技术原 理 Revised as of 23 November 2020
2014年的诺贝尔理综奖颁发给了“超分辨荧光显微技术”。也许接下来的几天，媒体会关注StefanHell、EricBetzig二人的传奇经历，或者另一名华人女科学家与该奖项失之交臂的遗憾。但是八卦之外，这项成果背后的科学本身也非常有意思。 这里面有三个关键词：“超分辨”、“荧光”和“显微技术”，我希望能够解释清楚以下几个问题，尤其是后两个问题： 1.为什么需要（光学）显微技术 2.为什么光学显微镜的分辨率存在理论极限 3.用怎样的方法可以突破这个理论极限以达到“超分辨”为什么这个理论极限可以被突破 5.为什么非得是荧光显微技术，而非普通的明场（透射光）显微技术 1.采样定理与显微镜 我们用肉眼观察或者用相机拍摄一个物体时，物体上的每一个细微的点都会在眼睛的视网膜或是相机的感光芯片上成像。那么我们为什么不能看到细菌等微小的东西，为什么不能把照片无限放大以看清远处树木上面的每一片叶子呢 这个问题的答案比较简单：因为组成视网膜的每一个感光细胞（视杆细胞和视锥细胞）、相机芯片上的每一个感光元件（CCD、CMOS等）都是有大小的。比如视网膜中央凹区域的视锥细胞直径平均约为5微米。而由于奈奎斯特-香农采样定理的限制，视网膜上能分清的两个相邻像点的距离是视锥细胞直径的两倍，即10微米。再结合眼球的构造，大致可以推断出，在距离眼睛25厘米的位置，我们能分辨物体上相距为80微米的两个点，换算成点阵密度就是大约320ppi，这也是苹果所谓“视网膜屏”分辨率的来历。
如果要观察小于80微米的物体，比如细菌，就需要先将物体放大，再用眼睛或者相机观察。现代光学显微镜的构造其实非常简单，样品放置在物镜的焦点处，从样品上发射或散射的光经过物镜变成平行（准直）光，再经过一个结像透镜，然后会聚到相机的感光芯片上成像。 按照前面的方法来推算，要区分物体上相距为200纳米的两个点，如果使用科研级相机，比如最近火起来的sCMOS相机（每个感光像素尺寸为微米），只需要使用放大倍率为65倍的物镜就足够了。 那么是否可以通过提高物镜的放大倍率来观察低于200纳米的物体，比如细胞里面微管呢 答案是不可以。 2.光学衍射极限 由于光是一种电磁波，具有衍射和干涉的特性。 图1.光学显微镜简化示意图 如上面的简图所示，紫色箭头表示的物体PQ经过物镜等之后在相机上成像为P'Q'。由于光的衍射，物体上的点如P、Q，在相机上并不是单独的点，而是一个个有一定大小的斑，被称为夫琅禾费衍射斑（或称艾里斑），如右侧的同心圆所示。那么，当P'、Q'相距太近的时候，两个斑会叠加导致难以分辨。这就要求物体上的P、Q要相距一定的距离。 1873年，德国物理学家、卡尔蔡司公司的恩斯特·阿贝（ErnstAbbe）首次推算出衍射导致的分辨率极限。根据瑞利判据——“当一个像斑的中心落到另一个像斑的边缘时，就算这两个像刚好能被分辨”，显微镜能分辨的物体上两点P、Q的最小距离h为： 这个公式就是光学显微镜的分辨率公式，或称为光学衍射极限。（注意此处的分辨率与通常说的显示器分辨率含义不同）
2014年的诺贝尔理综奖颁发给了“超分辨荧光显微技术”。也许接下来的几天，媒体会关注StefanHell、EricBetzig二人的传奇经历，或者另一名华人女科学家与该奖项失之交臂的遗憾。但是八卦之外，这项成果背后的科学本身也非常有意思。 这里面有三个关键词：“超分辨”、“荧光”和“显微技术”，我希望能够解释清楚以下几个问题，尤其是后两个问题： 1.为什么需要（光学）显微技术？ 2.为什么光学显微镜的分辨率存在理论极限？ 3.用怎样的方法可以突破这个理论极限以达到“超分辨”？为什么这个理论极限可以被突破？ 5.为什么非得是荧光显微技术，而非普通的明场（透射光）显微技术？ 1.采样定理与显微镜 我们用肉眼观察或者用相机拍摄一个物体时，物体上的每一个细微的点都会在眼睛的视网膜或是相机的感光芯片上成像。那么我们为什么不能看到细菌等微小的东西，为什么不能把照片无限放大以看清远处树木上面的每一片叶子呢？ 这个问题的答案比较简单：因为组成视网膜的每一个感光细胞（视杆细胞和视锥细胞）、相机芯片上的每一个感光元件（CCD、CMOS等）都是有大小的。比如视网膜中央凹区域的视锥细胞直径平均约为5微米。而由于奈奎斯特-香农采样定理的限制，视网膜上能分清的两个相邻像点的距离是视锥细胞直径的两倍，即10微米。再结合眼球的构造，大致可以推断出，在距离眼睛25厘米的位置，我们能分辨物体上相距为80微米的两个点，换算成点阵密度就是大约320ppi，这也是苹果所谓“视网膜屏”分辨率的来历。
如果要观察小于80微米的物体，比如细菌，就需要先将物体放大，再用眼睛或者相机观察。现代光学显微镜的构造其实非常简单，样品放置在物镜的焦点处，从样品上发射或散射的光经过物镜变成平行（准直）光，再经过一个结像透镜，然后会聚到相机的感光芯片上成像。 按照前面的方法来推算，要区分物体上相距为200纳米的两个点，如果使用科研级相机，比如最近火起来的sCMOS相机（每个感光像素尺寸为6.5微米），只需要使用放大倍率为65倍的物镜就足够了。 那么是否可以通过提高物镜的放大倍率来观察低于200纳米的物体，比如细胞里面微管呢？ 答案是不可以。 2.光学衍射极限 由于光是一种电磁波，具有衍射和干涉的特性。 图1.光学显微镜简化示意图 如上面的简图所示，紫色箭头表示的物体PQ经过物镜等之后在相机上成像为 P'Q'。由于光的衍射，物体上的点如P、Q，在相机上并不是单独的点，而是一个个有一定大小的斑，被称为夫琅禾费衍射斑（或称艾里斑），如右侧的同心圆所示。那么，当P'、Q'相距太近的时候，两个斑会叠加导致难以分辨。这就要求物体上的P、Q要相距一定的距离。 1873年，德国物理学家、卡尔蔡司公司的恩斯特·阿贝（ErnstAbbe）首次推算出衍射导致的分辨率极限。根据瑞利判据——“当一个像斑的中心落到另一个像斑的边缘时，就算这两个像刚好能被分辨”，显微镜能分辨的物体上两点P、Q 的最小距离h为：
FMT 小动物活体荧光断层成像技术的特点及优势 小动物活体光学成像技术已出现近10年时间，并已被应用于生物及医学研究的诸多领域。然而，随着各项研究的深入，传统的小动物活体成像系统已在诸多方面无法满足研究的需求，主要表现于：1、无法实现深层信号的观测；2、无法进行绝对精确定量；3、无法获取真实的3D 重建信息；4、无法与其它分子成像系统（如CT 、PET 、MRI 等）进行联合使用；5、无法应用于临床研究。Perkinelmer 公司全新推出的FMT （Fluorescence Molecular Tomography ）小动物活体荧光断层成像技术是小动物活体成像领域的新一代技术，该技术由哈佛大学医学院分子影像中心历经10年时间而研发成熟，是对现有活体光学成像技术的革新与完善，与现有技术相比，FMT 成像技术的主要特点及优势如下： 1. 真正的绝对精确定量 现有活体光学成像系统的技术瓶颈之一是定量问题，目前所有成像系统的定量方法都是基于对小动物体表发光强度的测定，以体表发光强度来量化研究对象（如左下图），然而，分子影像学中对于定量的详细定义为“Molecular imaging quantification is the determination of regional concentrations of molecular imaging agents and biological parameters.” (MICoE and SNM Boards, The Journal of Nuclear Medicine. V ol. 48, No. 6, June 2007)，因此给出标记探针在体内的浓度、体积等具体参数才是真正意义上的绝对定量。FMT 应用其专利的荧光分子断层技术对体内信号进行探测及定量分析，最终的定量结果以探针浓度表示，并可精确量化至皮摩尔级别（如右下图），因此是真正意义上的绝对精确定量。 另外，现有技术的定量算法均是基于小鼠体内组织为均质模型而建立。这一方面导致数据的非真实性，因为在真实小鼠体内各种组织并非均质，不同组织对于可见光的发散和吸收程度均不相同（如左下图），在定量运算时，如果不考虑这些因素，则结果将于实际情况出现很大偏差；另一方面，如果不考虑以上因素，那么对于不同深度位置的信号定量将无法进行，因为对于同一深度的信号，小鼠体位摆放不同将导致不同的体表定量结果。而FMT 的 体表光强 浓度信息 传统技术采用体表光强作为定量单位，为相对定量；
Principles of Medical Imaging (医学成像原理) 生物医学工程研究所邓振生Zhensheng Deng from Institute of Biomedical Engineering
Principles of Medical Imaging (医学成像原理)
?Personal Data： ?Email Address: dzs@https://www.doczj.com/doc/283908653.html,，or ?bmedzs@https://www.doczj.com/doc/283908653.html, ?Tel. No. : 8836362 (Work) ?Office Location: #226, Di Xue Lou ?Text Book: Physical Principles of Medical Imaging, Second Edition, By Perry Sprawls & Ye-cho Huang ?Reference-book： Medical Imaging Physics, Fourth Edition, By William R. Hendee, & E. Russell Ritenour
Chapter 1. Preface (前言)
1.1 对医学成像过程理解的意义 任何医学成像模式的有效利用和图像的解释都要求对图像形成过程的物理原理的理解。这是因为显化特定解剖结构或病理状态的能力取决于由使用者选定的特定模式的固有特征和成像因素组。能见度和成像因素之间的关系相当复杂，并通常涉及到图像质量的各方面的折衷和平衡。
Some Words Important In This Paragraph ?1. anatomical structures, ?2. pathologic conditions, ? 3. medical imaging modality, ?4. compromise, ?5. trade off, ?6. visibility, ?7. visualize.
仪器名称：小动物近红外二区荧光活体影像系统 百购生物网为您提供 型号：Series II 900/1700 简介： 针对传统活体荧光成像技术面临的低组织穿透深度（<3毫米）和低空间分辨率（~毫米）、高自发荧光背景等瓶颈，苏州影睿光学科技有限公司的研究团队历经多年潜心研究，于2012年推出了第一款基于近红外二区荧光（NIR-II,900-1700nm）的小动物活体影像商业化系统（Series II 900/1700），实现了高组织穿透深度（>1.5cm）、高时间分辨率（50ms）和高空间分辨率（25μm）的活体荧光成像。 Series II 900/1700可针对不同的研究体系，在小动物活体水平进行实时、无创、动态、定性和定量的影像研究，包括肿瘤早期检测、肿瘤发展、转移和治疗过程、药物筛选、靶向药物和靶向治疗、干细胞活体示踪及其再生医学研究等。影睿光学拥有世界领先的量子点制备和应用专利技术、活体荧光影像设备，以及强大的数据处理和分析功能，为用户提供完整的科研产品及解决方案。 目前，影睿光学Series II 900/1700系统已成功销往美国埃默里大学，并与美国哈弗大学医学院、美国康奈尔大学、美国埃默里大学、北京大学、复旦大学附属华山医院、南京大学附属鼓楼医院、中国科学院北京动物研究所、中国科学院上海药物研究所等数十家国内外优秀研究机构建立了良好的商业伙伴及合作关系。
技术优势： 荧光活体成像解决方案：近红外二区荧光成像
活体组织对近红外二区荧光（1000-1700nm）具有更低的吸收和散射效应，以及可以忽略的自发荧光背景，因此，在活体荧光成像中，与传统荧光（400-900nm）相比，近红外二区荧光具有更高的穿透深度、更高的时间和空间分辨率，以及更高的信噪比。 近红外二区荧光探针解决方案：Ag2S 量子点
上海光源X射线成像讲习班2013年10月23-25日上海 X 射线荧光成像 邓彪 上海光源国家科学中心先进成像实验室
目录 X射线荧光光谱基本原理 Ｘ射线荧光成像 Ｘ射线荧光mapping X射线荧光CT 上海光源成像线站 Ｘ射线荧光成像系统上海光源成像线站Ｘ 实验装置 重建算法 实验操作
X射线荧光的产生 当试样受到x射线、高 能粒子束、紫外光等照射时，由于高能粒子或光子与试样原子碰撞，将原子内层电子逐出形成空穴，使原子处于激发态，这种 激发态离子寿命很短，当外层电子向内层空穴跃迁时，多余的能量即以x射线的形式放出，并在外层产生新的空穴和产生新的x射线发射，这样便产生一系列的特征x射线。
莫斯莱定律 1913年，英国物理学家莫斯莱(Moseley)就详细研究了不同元素的特征X 射线谱,依据实验结果确立了原子序数Z 与X 射线波长之间的关系射线波长之间的关系。。这就是莫斯莱定律： 不同的元素具有不同的特征X 射线，根据特征谱线的波长波长，，可以判断元素的存在可以判断元素的存在，，即定性分析分析。。 根据谱线的强度，可以进行定量分析分析。。
特征X 射线线系 并不是对应于所有能级组合 的谱线都能出现的谱线都能出现，，而是必须遵 守电子跃迁的选择定则进行跃 迁，才能辐射出特征X 射线射线。。 ?n=1的跃迁产生的线系命名 为α线系线系，，?n=2的跃迁产生的 线系命名为β线系线系，，依次类推依次类推。。 各系谱线产额依K ，L ，M 系顺序递减系顺序递减，，因此原子序数<55的元素通常选K 系谱线做为分析线系谱线做为分析线，，原子序数>55的元素元素，，选L 系谱线做为分析线系谱线做为分析线。。
医学成像系统的危害与相关防护 医学影像技术 0808 李振涛学号：200802150832 指导老师：陈龙北京市积水潭医院放射科 【摘要】：随着医学影像事业的发展，各种新技术的引进，使防护的内涵与外延不仅限于过去的常规Ｘ线机，围绕医学成像系统的危害与相关防护，应提到议事日程上来。 【关键词】：成像系统；危害；防护 1、常规Ｘ线 常规Ｘ线透视采用影像增强器取代普通荧光屏，可提高影像质量，照射量降低系数为０.２；如辅以非检查部位的屏蔽，则降低系数为０.１８；加之实施远距离或隔室操作，则更有利于Ｘ线工作人员的防护。稀土增感屏取代钨酸钙屏，影像质量无明显差别，但可使患者受照剂量降低近１／２【１】。胸部摄影使用稀土屏，并辅以限束装置，其剂量降低系数为０.３４，若再将胸部摄影取代胸部透视，降低系数为０.０８，加之使用高千伏技术，则更利于防护。在Ｘ线摄影中，照射野普遍偏大，据有关资料表明：我国照射野面积与胶片面积比值平均为４.３２，而美国、日本等国平均仅为１.２，一方面可能与部分Ｘ线机无可调式限束装置有关，另一方面在一定程度上也反映出部分Ｘ线工作人员防护意识较差。这就要求技师们加强职业道德修养，增进防护意识，配备可调式限束装置。Ｘ线检查时，有的病人在投照室内候诊，重复受照率高；非适应证检查控制不严格，不符合Ｘ线应用正当化原则。 ２、体层 在体层摄影时【２】眼晶体和甲状腺吸收剂量达１２ｍＧｙ以上，主要原因为用此方法检查时，照射野较大，且曝光时间较长。经铅玻璃眼镜和铅胶颈围防护后，上述两个器官吸收剂量减少为０.５ｍＧｙ，仅为屏蔽前的４％。在【３、４】数字成像体层摄影可最大限度降低１／１０～１／２的照射量。 ３、口腔全景 眼睛的晶体，甲状腺和下颌骨的骨髓都是Ｘ线敏感组织，而在全景Ｘ线拍片中这些组织都受到照射，眼晶体的吸收剂量为０.１１８ｍＧｙ。儿童的头部
一、超微型显微成像系统产品介绍如下所示： 1.功能和用途 1.1功能 1.1.1系统组件包括显微镜镜体、固定板、GRIN透镜、CMOS、图像采集卡及采集软件等。 1.1.2在单细胞分辨水平，记录一群神经元的钙信号。 1.1.3适用于自由活动动物的在体实验。 1.1.4通过植入GRIN透镜，可以实现深脑成像。 1.1.5系统体积小、重量轻，不影响小鼠自由运动和行为实验。 2.1用途： 2.1.1用于行为动物在体钙成像的超微型显微成像系统。 2.1.2检测新型可遗传编码的乙酰胆碱和多巴胺等探针的荧光变化，即可实时监测乙酰胆碱、多巴胺等浓度的动态变化情况。 二、产品彩图：
Miniature Fluorescent Microscope 1.1 function 1.1.1 System Components include Miniscope body、Base Plate、GRIN Lens、CMOS、DAQ card and software； 1.1.2 Record the calcium signal of a group of neurons at the single cell resolution level; 1.1.3 experiments for freely moving animals; 1.1.4 Deep brain imaging can be achieved by implanting a GRIN lens; 1.1.5 The system is small in size and light in weight, and does not affect the free movement and behavioral experiments of mice. 2.1 Uses: 2.1.1 Ultra-microscopic microscopic imaging system for in vivo calcium imaging of behavioral animals. 2.1.2 To detect the changes in the fluorescence of new genetically-encoded probes such as acetylcholine and dopamine, the dynamic changes of concentrations of acetylcholine and dopamine can be monitored in real time.
中国医科大学实验技术中心 主要实验仪器及相关技术 倒置荧光显微镜CCD 成像系统仪 器 名 称 Inverted Fluorescence Microscope with Digital CCD Imaging System 型 号 IX71/DP70 生 产 厂 OLYMPUS 国 别 日本 所在科室 实验技术中心三部 综合楼10F 负 责 人 赵蕾 薛晓霞 联系电话 23256666转5104，5100 起用日期 2002.09 主要技术指标及配置： IX71倒置荧光显微镜 调焦：粗调/微调机制，最小微调刻度1μm ，一圈100μm 三目镜筒，目镜：10×/FN22.0；通用长工作距离聚光镜NA0.55 WD27mm ； 配置DIC 相差（10×、20×、40×）、相差（4×、10×、20×、40×、60×）装置 物镜： 4×、10×、20×、40×、60×，适于荧光、DIC 相差、相差观察 透射光照明：12V100W 卤素灯，带TTL 触发控制、光标指示 落射荧光：IX-RFA/U-LH100HGAPO 100W 汞灯；装有视场光阑调节机制 激发/发射滤光片组件：UV （U-MWU2, BP330-385）、IB(U-MWIB2 BP460-490,BA515IF)、IG(U-MWIG2 BP520-550,BA580IF)、BV(U-MWBV2 BP400-440, BA455)、IY(U-MWIY2 BP545-580, BA610IF)、IB GFP/FITC(U-MWIBA/GFP BP460-490, BA510-550)； 需用BV 、IY 激发/发射滤光片组件的实验者要提前说明，以便进行实验配置。 DP70数字CCD 成像 2/3”彩色CCD ，有效像素：1.5MP ，经像素转移技术为4080×3072（12.5MP 像素） 最大图像采集速度：3fps （36bit ，最高分辨率），图像预览：1360×1024，15fps 测光/曝光方式：30％平均测光，1％、0.1%点测光；自动、手动和自动超级荧光(SFL)曝光时间控制：1/44,000秒～60秒 灵敏度：相当于胶片ISO200～ISO1600，分档可选；BINNING ：最高4×4 动态范围：36-bit ，文件存储格式48-bit Peltier 半导体制冷：低于环境温度10℃ 图像采集分析软件：图像融合、加校准标尺、测量，序列图像记录和回放、基本的图像处理功能等。图像还可在荧光图像工作站做反卷积去模糊等处理。 可连接35mm 胶片自动显微照像装置（30％平均测光，1％、0.1%点测光；自动、手动和自动超级荧光SFL)。 主要技术功能及适用领域： 1. 细胞静态或动态荧光观察、图像采集；DIC 相差观察、图像采集。 2. 其它在培养器皿内荧光标本或需倒置观察的有关标本的观察、图像采集。 申请实验技术有关事项及自备条件： 1.提前4个工作时预约；使用60×物镜、DIC 观察和35mm 自动显微照像要事先说明。 2.自带纱布或纸，观察前，要擦拭净培养器皿表面水迹。 3.完成实验后，带走样品，不得随意丢弃，并清理实验台面。
显微镜成像系统技术参数 总体要求：配置三目显微镜、CCD、图文采集系统、电脑等。 一、显微镜技术参数 1、正置显微镜 2、用途：可观察普通染色的切片，适合染色切片观察等广泛生命科学领域的研究。 3、技术要求 3.1、光学系统：IC2S无限远色差反差双重校正光学系统，45mm国际标准物镜齐焦距离。 3.2、调焦：谐波齿轮精细同轴粗微调焦机构，内置免调节防下滑机构，不使用易损坏的外调节松紧调节环，调焦行程25mm，可设置调焦上限。 3.3、明场照明装置： 3.3.1、内置透射光科勒照明器，12V 50W卤素灯； 3.3.2、带杯罩式反射光收集器； 3.3.3、集成式双侧单手亮度调整转盘，可在调焦时方便同时调整光源亮度；3.3.4、集成式减光片转轮和0.25/0.06/0.015减光片； 3.3.5、带白平衡滤色片。 3.4、载物台：高抗磨损性圆角、无槽金属阳极化处理载物台，带控制手柄。3.5、观察镜筒： 3.5.1、超宽视野三目镜筒，视场数≥23mm，倾角30度。 *3.5.2、目镜筒360度自由旋转、上下自由翻转，实现40mm观察高度调节 3.5.3、瞳距48-75mm可调 3.6、目镜 3.6.1、10倍超宽视野目镜，高眼点设计，视场数≥23mm 3.6.2、两个目镜均具有屈光度校正功能 3.6.3、物镜：针对正置显微镜应用优化的高分辨率、高透过率物镜 平场消色差物镜5×，数值孔径：NA≥0.12； 平场消色差物镜10×，数值孔径：NA≥0.25; 平场消色差物镜20×，数值孔径：NA≥0.45; 平场消色差物镜40×，数值孔径：NA≥0.65； 平场消色差物镜100×，数值孔径：NA≥1.25 3.6.4、物镜转换器：6位物镜转盘，一体化设计，增强光路稳定；国际标准的M27物镜接口，具有齐焦功能。 *3.6.7、聚光镜：非摆动式高分辨率多功能聚光镜：NA≥0.9/1.25。在5x物镜观察下，无需摆动操作；带科勒照明调整后锁定装置。
2014 年的诺贝尔理综奖颁发给了“超分辨荧光显微技术”。也许接下来的几天，媒体会关注 Stefan Hell、Eric Betzig 二人的传奇经历，或者另一名华人女科学家与该奖项失之交臂的遗憾。但是八卦之外，这项成果背后的科学本身也非常有意思。 这里面有三个关键词：“超分辨”、“荧光”和“显微技术”，我希望能够解释清楚以下几个问题，尤其是后两个问题： 1. 为什么需要（光学）显微技术？ 2. 为什么光学显微镜的分辨率存在理论极限？ 3. 用怎样的方法可以突破这个理论极限以达到“超分辨”？为什么这个理论极限可以被突破？ 5. 为什么非得是荧光显微技术，而非普通的明场（透射光）显微技术？ 1. 采样定理与显微镜 我们用肉眼观察或者用相机拍摄一个物体时，物体上的每一个细微的点都会在眼睛的视网膜或是相机的感光芯片上成像。那么我们为什么不能看到细菌等微小的东西，为什么不能把照片无限放大以看清远处树木上面的每一片叶子呢？ 这个问题的答案比较简单：因为组成视网膜的每一个感光细胞（视杆细胞和视锥细胞）、相机芯片上的每一个感光元件（CCD、CMOS等）都是有大小的。比如视网膜中央凹区域的视锥细胞直径平均约为 5 微米。而由于奈奎斯特-香农采样定理的限制，视网膜上能分清的两个相邻像点的距离是视锥细胞直径的两倍，即 10 微米。再结合眼球的构造，大致可以推断出，在距离眼睛 25 厘米的位置，我们能分辨物体上相距为 80 微米的两个点，换算成点阵密度就是大约 320 ppi，这也是苹果所谓“视网膜屏”分辨率的来历。 如果要观察小于 80 微米的物体，比如细菌，就需要先将物体放大，再用眼睛或者相机观察。现代光学显微镜的构造其实非常简单，样品放置在物镜的焦点处，从样品上发射或散射的光经过物镜变成平行（准直）光，再经过一个结像透镜，然后会聚到相机的感光芯片上成像。 按照前面的方法来推算，要区分物体上相距为 200 纳米的两个点，如果使用科研级相机，比如最近火起来的 sCMOS 相机（每个感光像素尺寸为 6.5 微米），只需要使用放大倍率为 65 倍的物镜就足够了。 那么是否可以通过提高物镜的放大倍率来观察低于 200 纳米的物体，比如细胞里面微管呢？ 答案是不可以。 2. 光学衍射极限 由于光是一种电磁波，具有衍射和干涉的特性。
医学影像系统PACS
一、医学影像系统PACS简介 PACS系统就是Picture Archivingand Communication Systems的缩写,意为影像归档与通信系统。它就是应用在医院影像科室的系统,主要的任务就就是把日常产生的各种医学影像(包括核磁,CT,超声,各种X光机,各种红外仪、显微仪等设备产生的图像)通过各种接口(模拟,DICOM,网络)以数字化的方式海量保存起来,当需要的时候在一定的授权下能够很快的调回使用,同时增加一些辅助诊断管理功能。它在各种影像设备间传输数据与组织存储数据具有重要作用。PACS也就是近年来随着数字成像技术、计算机技术与网络技术的进步而迅速发展起来的,旨在全面解决医学图像的获取、显示、存贮、传送与管理的综合系统。它主要分为影像采集系统、数据处理与管理系统(PACS控制器)、影像通讯网络、影像显示系统(显示工作站)、影像存档系统、影像打印与输出系统等6个单元。 二、PACS产生的背景与原因 伦琴发现X射线后的一百多年里,医学成像科学与技术对放射诊断学的主要贡献就是创造了多种成像方式,例如:CT、MRI、SPECT、PET、DSA、NM、US、CR 等,这些新的医学成像技术为临床提供了丰富的影像学资料,极大地方便了医生的诊断,但与此同时所产生的大量的影像资料对医院的管理提出了更高的要求。传统的胶片备份,人工管理的方法不仅要耗费大量的资金、场地与人力,而且存在着丢失资料、查找困难、存储时间短等问题。显然这种方法已经远远不能满足医院迅速增长的业务要求,迫切需要一种自动化的影像管理系统来代替它,这已成为每一家医院面临的急迫需要解决的问题。 伴随着高速计算设备、网络通讯及图像处理技术的飞速发展而产生的“医学影像存取与传输系统”(Picture Archiving and Communication System)为以上问题的彻底解决提供了一种先进的技术手段。据估算,在一家医院中放射成像(radiography,即将医学影像成像到传统的胶片上)的工作,其工作量通常占影像室工作量的60％至70％。PACS系统可以大大降低该工作量的比例,提高影像室的工作效率。PACS系统的使用不但为医院达到无胶片化环境提供了解决的
荧光显微镜 一.荧光显微镜(Fluorescence microscope) ： 荧光显微镜是利用一个高发光效率的点光源，经过滤色系统发出一定波长的光作为激发光、激发标本内的荧光物质发射出各种不同颜色的荧光后，再通过物镜和目镜的放大进行观察。 在强烈的对衬背景下，即使荧光很微弱也易辨认，敏感性高，主要用于细胞结构和功能以及化学成分等的研究。 荧光显微镜是以紫外线为光源，用以照射被检物体，使之发出荧光，然后在显微镜下观察物体的形状及其所在位置。荧光显微镜用于研究细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等。细胞中有些物质，如叶绿素等，受紫外线照射后可发荧光；另有一些物质本身虽不能发荧光，但如果用荧光染料或荧光抗体染色后，经紫外线照射亦可发荧光，荧光显微镜就是对这类物质进行定性和定量研究的工具之一。
荧光显微镜的光源所起的作用不是直接照明，而是作为一种激发标本的内荧光物质的能源。我们之所以能观察标本，不是由于光源的照明，而是标本内荧光物质吸收激发的光能后所呈现的荧光现象。 荧光显微镜和普通显微镜有以下的区别： 1.照明方式通常为落射式，即光源通过物镜投射于样品上； 2.光源为紫外光，波长较短，分辨力高于普通显微镜； 3.有两个特殊的滤光片，光源前的用以滤除可见光，目镜和物镜之间的用于滤除紫外线，用以保护人眼。 荧光显微镜也是光学显微镜的一种，主要的区别是二者的激发波长不同。由此决定了荧光显微镜与普通光学显微镜结构和使用方法上的不同。 荧光显微镜是免疫荧光细胞化学的基本工具。它是由光源、滤板系统和光学系统等主要部件组成。是利用一定波长的
光激发标本发射荧光，通过物镜和目镜系统放大以观察标本的荧光图像。 二．工作原理 光源 多采用200W的超高压汞灯作光源，它是用石英玻璃制作，中间呈球形，内充一定数量的汞，工作时由两个电极间放电，引起水银蒸发，球内气压迅速升高，当水银完全蒸发时，可达50～70个标准大气压力，这一过程一般约需5～15m i n。超高压汞灯的发光是电极间放电使水银分子不断解离和还原过程中发射光量子的结果。它发射很强的紫外和蓝紫光，足以激发各类荧光物质，因此，为荧光显微镜普遍采用。 超高压汞灯也散发大量热能。因此，灯室必须有良好的散热条件，工作环境温度不宜太高。 新型超高压汞灯在使用初期不需高电压即可引燃，使用一
1，光声成像结合近红外光学，两种成像模式的融合： 近红外超声成像技术的原理：当近红外脉冲激光照射到生物组织上,生物组织吸收光能量而产生热膨胀，在脉冲间隙释放能量发生收缩。伴随着热胀冷缩的过程会产生高频超声波，吸收光能量的多少决定了产生的超声波的强度。因为不同的组织对近红外光的吸收不同，于是就会产生不同强度的超声波，这个技术对于血管成像十分理想，因为血红蛋白是近红外超声成像内源性的造影剂。利用这个技术，在肿瘤学的研究中可以用来区分正常组织和病变组织（因为癌症组织的血管十分丰富）。另外，光声成像技术检测的是超声信号（该技术克服了纯光学成像技术在成像深度与分辨率上不可兼得的不足），反映的是光能量吸收的差异（补充纯超声成像技术在对比度和功能性方面的缺陷），结合近红外光学和超声这两种成像技术各自的优点，能实现对组织体较大深度的高分辨率、高对比度、高灵敏度的结构成像和功能成像的结合，并且能对感兴趣区域（肿瘤部位）做断层成像，效果要优于小动物CT。并且近红外成像由于其穿透力较深和组织背景低等特点，特别适合于体内的成像；并且该系统所配备的近红外实时成像系统，可实时指导小动物乃至大动物的手术操作，在造影剂的辅佐下，可完成靶向部位的探测成像，指导手术的细微操作。因此，该成像平台不仅可以完成无标记的组织结构和功能成像（光声部分），又可在造影剂的增强效果下完成手术的导航（近红外光学部分），是科研定量研究和转化医学的结合产物。近红外超声成像平台是近年来发展起来的一种无损医学成像方法，它结合了纯光学成像的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性，可以提供高分辨率和高对比度的组织成像。并可对组织进行3D定量分析，可完成多波长激发的断层扫描，可实时指导动物模型的手术操作过程，它是近几年来新兴的无损医学成像方法，也是动物模型研究中不可或缺的工具之一。 目前应用近红外超声技术的文章多在国际前沿杂志上发表，如nature等，它代表了新型的小动物成像发展的趋势，也给小动物成像带来了技术上的革新。所以能够购买此平台将会大大提高科研技术水平，缩短与国际领先实验室的技术差距。 近红外光学部分在染料、探针或造影剂的选择上与光声成像是兼容的，因为光声成像的波长就是在近红外区域，所以从实验设计上来讲，就能够做到完全与光声成像同步。不需要设计和增加额外的探针或造影剂，就能够实时同步确证的实验，从而节约了研究成本，也能够确保数据对比的可靠性。 近红外光学部分具有实时光学成像的特点，可以持续对研究对象进行成像并录制成连续动态的电影，观察探针或造影剂在体内分布的时间分布。这种实时成像同时还具有开放的特点，即不需要专业暗室，动物也不需要进行麻醉，只要将近红外光学探头对准动物即可。这种简单易用的操作，不需要特殊试验条件的特点使得近红外光学更具有较强的实用性。由于它具有实时成像、实时录影的特点，因此对于某些吸收较快、清除较快的探针具有特别重要的现实意义。任何一个时间段的荧光信号变化都能够被完全捕获下来，不会漏掉某
第一章肿瘤放射治疗中的医学影像成像系统 引言 医学影像成像系统是现代精确放疗的基础。在过去三十多年里，医学影像技术的发展促进了3D根治放疗剂量计算、传输和控制革命性进展。医学影像对评估肿瘤的进展程度、修改治疗计划和引导剂量传输方面起到了不可或缺的作用，其中一个最重要的进步就是实现了患者解剖信息在断层层面上的可视化显示。恶性肿瘤可改变正常器官的空间位置关系。现代医学影像系统可以从以下三个方面协助实现精确放疗： ①医学影像系统可提供肿瘤和临近器官的形状、体积和位置的准确信息。 ②CT图像反映出的组织密度（电子密度）是放射剂量准确计算的基础。 ③连续的动态影像成像系统可用于观察和评估生理运动造成的肿瘤和器官形态、位置的变 化。 随着逆向调强放射治疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）、重离子放射治疗等剂量传输技术的应用，放射治疗可实现高适形度的剂量传输，如图1-1所示。这些高精度剂量传输技术的发展与应用，增加了大家对运动靶区成像和治疗的兴趣。治疗机房内成像系统的发展为在线图像引导放疗的实现提供了可能，通过获取患者治疗期间每日的影像信息,可减小由摆位和器官运动造成的误差，并可通过后台图像处理定量监测病灶变化，可更客观、真实的评估靶区及危及器官的真实受量，最终实现自适应放射治疗（Adaptive radiotherapy，ART）。本章节着重讲述医学影像成像系统与调强适形放疗相关的成像手段和图像处理技术。 a:横断面b:冠状面c:矢状面d:三维重建 图1-1 一例鼻咽癌患者IMRT计划的剂量分布图 通过回顾性的检查、统计和分析放射治疗过程中不确定性的来源，可更好的开发用以提高治疗精度的成像系统。放疗过程中的不确定性因素从靶区的勾画就已经存在。在治疗计划中应用电子计算机X射线断层扫描技术（computed tomography，CT）扫描图像的初步研究表明，若未使用CT扫描，约20%的患者肿瘤靶区覆盖是不够的，约27%刚好处于临界状态，只有约53%的患者肿瘤靶区的覆盖度是足够的。因此应用一个准确、有效而又稳定的靶区范围确定方法非常重要，如图1-2所示。对器官因生理运动（如呼吸、膀胱充盈程度等)造成的靶区位置的不确定性，更应该给予动态的靶区足够的剂量覆盖。
正置显微成像系统 1.主机 （1）光学系统：无限远校正光学系统，保证光通过目镜到物镜整个光路中的所有棱镜及镜片时的绝对平行； （2）具有明场具有顶部摄像出口； （3）五位物镜转换器； （4）放大倍数：40X-400X； （5）透射光照明：卤素灯光源； （6）调焦：带有同轴粗、微调焦装置；调焦旋钮高度可调节、操作舒适； （7）宽视野三目镜筒，倾角30度 （8）载物台：低位置同轴驱动旋钮的高抗磨损性陶瓷覆盖层载物台； 2. 光学部件 （1）万能聚光镜：带有孔径光阑的聚光镜 （2）物镜：4X或5X（NA=0.12）工作距离≥12mm 10X（NA=0.25）工作距离≥6mm 40X（NA=0.65）工作距离≥0.36mm 100X（NA=1.25）工作距离≥0.17mm （3）目镜：10X宽视野目镜 3. 图像捕捉及分析系统 摄录系统：与显微镜同品牌高分辨率显微成像系统 有效像素≥1000万像素
像素面积：3.4u x 3.4u 彩色深度：36位RGB色彩深度 4. 软件：图像分析系统基本平台： （1）用户界面，工作流程导向用户界面，操作容易和符合人工学要求。优化的数据处理为快速采集图像和大量数据集显示，直观的设定实验条件给快速设置和采集单色通道图像，多次采集后做图像叠加。（2）采图，高速图象采集。完全控制照相机性能如曝光，增益，binning，黑的，白的和伽马值，局部图象采集。图象显示和管理，大图象视窗在采集中或后复览显示单通道，多通道图像。 （3）图象滑动杆作快速地在大量数据集中滚动，实验树结构管理数据如储存、重新命名、拷贝、删除、输出为tif,avi,jpeg.接触实验条件来输出为XML或使用在另外的实验中。
医学成像系统试题库（A ） 试卷（一） 一． 填空 1．磁共振的频率ω= 。 2．在磁共振中，若质子的能级差B 2E μ=?，B 为外加磁场。质子产生共振的条 件 ，共振频率 。 3．在磁共振中用部分饱和序列采集MRI 信号，图像的灰度值主要由 决定， 对 的变化不敏感。1T 的组织图像要比1T 的组织显得亮。 4．在B 超成像中对组织器官的轮廓显示主要取决于 回波，反映组织特征的 图像由 回波决定。 A ．反射 B. 衍射 C. 散射 D. 透射 5．B 超设备中的DSC （数字扫描变换器）在图像后处理的主要功能有：1. 2. 3. 4. 5. 6．在B 超成像中显示图像的数据插补方案有： 。 7．核医学成像的辐射检测器有哪几 类 。 8．可以完成对正电子探测成像的设备有： 成像设备，双探头 成像设备， 成像设备，与CT 相结合的
成像设备。 9．γ照相机准直器的类型有。 二．简答题 1．画出超声换能器基本结构的示意图，并作简单说明。 2．超声探头晶片D=10mm，频率f=1.25MHz , λ=1.22mm ,定量求出超声场轴线上的声压分布情况并画图，说明远场和近场的特点以及远场扩散角是多少？3．在磁共振成像中，用二维付里叶法对16个层面进行检查时，如果脉冲周期的重复时间为1.5S，图象平均次数为2，整个图像数据采集时间为多少（假设图象像素矩阵为128×128）。 4．磁共振信号的采集脉冲有哪几种？并说明激励脉冲信号的组成。 5．画出双探头的SPECT符合检测成像设备中的符合检测电路的基本结构、并说明基本工作原理。 6．画出γ照相机的基本结构图以及简单说明信号流程。 7．画出PACS的基本工作框图，并对其做简要说明。 三．回答下列问题 1．说明X-CT成像、核医学成像、超声成像、磁共振成像的各自特点及共性。2．画出超声彩色血流图（CFM）的原理框图，并说明其工作原理。 3．B超设备中声束的扫描方式有哪几种？请说明各种扫描方式的基本特点。4．在磁共振成像中利用付里叶变换法成像，请说明其成像原理（包括磁梯度场的选取、相位编码、频率编码，和最后的成像）。
显微红外光学成像系统的设计 郭世苗，魏 臻，吴建东 （天津理工大学 电子信息工程学院，天津 ３００３８４） 引言 电子设备一旦出现故障，只有进行有效的元件级维修，才能使其正常运行。随着电子技术的迅速发展，被测试系统规模的不断扩大，大规模和超大规模集成电路的广泛使用，电路板上的元器件越来越密集；并且由于电路复杂，使电路板上集成芯片（ＩＣ）级故障的实时检测越来越困难。红外热像作为新兴的非接触式测试技术，用于电路板热故障实时检测时，不会因检测不慎而使元件受损，是一种有效的检测手段。同时，对电路板的可测性设计和测试连接设备均无需提出额外要求，能在一次测试中提取电路板上所有元器件的热像，并可进行多重故障诊断［１］。 红外显微系统是利用被测物体发出的红外射线对微小物体，如大规模集成电路板进行热成像，通过对所提取热像的分析，达到检测被观察物体工作状况的目的。红外显微镜作为一种先进的测试仪器，已被广泛的应用于各种领域。目前，红外显微镜仅在部分发达国家生产，且价格昂贵。国内的红外显微检测系统起步较晚，尚无生产红外显微镜的厂家，拥有进口红外显微镜的单位也很少。 １ 红外热成像技术 背景 红外热成像技术是现代影像学的一支新军。该技术与 Ｘ射线、Ｂ超、ＣＴ、核磁共振等显像技术的成像原理不同，它不主动发射任何射线，只是被动地接收热源的红外辐射，形成热源的热影像，是热源的表面温度分布图像。 红外热成像技术的主要特点是能采样分布很广的温度值，经过分析处理，最后用伪彩色的形式在显示器上显示出被测物体表面的温度分布图像。通过对该图像的分析，可直观地得到被测物的形状、大小、热分布及热稳定等特性。 电路板在通电时，各元器件相对于室温有一个比较稳定的温度，因此，通过红外测温传感器对电路板上各元器件的分布温度进行有效的非接触测量，并将其数据输入计算机。然后，借助于处理软件把这些元器件上的温度信息转换成伪彩色图像信息，通过显示器提供给观察者。同时，建立同一电路板工作时的标准热模式，并对电路板芯片若干故障现象进行试验。通过对实验结果的比较分析，确定传感器测量值对各诊断元件的隶属度函数，并根据隶属度来确定故障元件。 标准化的制定 实际应用时，红外在线监测结果将受到设备运行情况和测试条件的影响而呈现不同的结果，所以，必须把多个在任意条件下得到的结果进行标准化处理，进行一定程度的统一，只有这样，才有可能做到结果的唯一化。 故障的判断 为了克服目前电路板故障红外诊断中对故障判定的人为性和经验性的影响，应深入开展红外诊断中的模式识别等逻辑诊断方法的研究，以便实现故障判别的人工智能化。虽然目前已经有人研制了一些检测用软件，但是这些软件设计基础还仅仅是己知设备故障的典型红外图谱，而且其数据文件尚未进行标准化处理，其智能化程度还很低。对于热源辨识、辐射率校准、环境温度校准、热像配准和温度信息等因素的处理还不是很理想。因此，这方面的研究工作还应进一步深入开展［２］。 ２ 红外热像仪 随着半导体技术的迅速发展，被测试系统规模的不断扩大，大规模和超大规模集成电路被广泛安装在印刷电路板（ＰＣＢ）上。由于电路板上元器件密集，电路原理复杂，使得对数模混合电路板上集成 摘要 红外热成像技术是现代影像学中的一门新兴技术。它与ｘ射线、Ｂ超、ＣＴ、核磁共振等显像技术的成像原理不同，它不主动发射任何射线，只是被动接受热源所发射出的红外线，经过处理后得到热源的影像。该技术的最大特点是不用接触待测物体。因此，对于一些高危行业，如核工业中元器件的检测将变得非常容易。 本文所叙述的就是利用红外热像技术与显微技术的结合，制作一种红外显微镜。红外显微镜可以将出现故障的大规模集成电路板中数以万计的微小元器件的影像传输到计算机中，经过计算机的分析，可以很容易地分析出具体故障所在。因此，大范围电子元器件故障的快速检测将变得简单、快捷。 关键词 红外热像；显微技术；红外显微镜 ２８