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深度学习增强了整个小鼠脉管系统的NIRII体积成像
发布时间：2023-02-22 10:15:20编辑：来源：
活体小动物荧光成像以其对标记动物组织或组织进行活体实时成像观察等优势，广泛应用于肿瘤、药物、抗体、纳米材料、炎症、免疫疾病、基因治疗、细胞凋亡等研究领域。外源性药物。该系统可长期跟踪活体动物肿瘤的生长、转移、药物治疗过程，传染病、炎症和骨损伤修复的发展过程，特定基因的表达过程，代谢过程等。纳米医学在生物体中的过程。该系统也是设计和优化各种荧光材料和生物探针的成像平台。
近红外 II(NIR-II：1000-1700 nm)是比可见光和 NIR-I 光波长更长的光子。它在生物组织中分散较少，生物组织自发荧光的背景干扰较低。随着NIR-II光致发光探针及配套相机等设备的发展，NIR-II荧光活体功能成像的应用成为研究热点。然而，目前的NIR-II活体成像系统仍然是基于工业镜头获得的平面成像，可以获得毫米深度的荧光成像，但不能反映三维深度信息。另外，鼠标离镜头远，成像分辨率低。组织散射的影响仍然存在。因此，发展深度、高分辨率、空间三维、
光片荧光显微成像是一种应用于细胞、类器官和小胚胎的三维成像技术，可以对生物样本进行快速三维成像。为了利用NIR-II荧光实现体内深度三维成像，提高成像分辨率，降低荧光散射和组织自发荧光的影响，南方科技大学金大勇院士团队制备了NIR-II探针用稀土纳米粒子检测峰值约为1530 nm的荧光。他们首先将光片成像引入成年小鼠全活体成像领域。该团队使用时间选通技术来减少热效应和平均激光功率。他们还通过双工业镜头耦合成像(见图1)扩大了成像的数值孔径，并开发了一种基于深度学习的血管增强算法，以提高成像对比度。这些进步使 NIR-II 区域的高分辨率全小鼠血管网络成像与深度 3D 体内成像成为可能(见图 2)。
本研究通过协同使用时间门控成像、光片扫描和深度学习算法，利用 NIR-II 人体成像实现了深层组织血管的清晰分辨率。这些技术有效地降低了激光散射和离焦背景噪声的影响。3D活体成像系统在肉眼可见的整个小鼠皮下2毫米深度范围内成功重建了全长527.7毫米的血管。最小可分辨血管直径可达 100 µm，深度分辨率为 100 µm。该技术填补了常规显微成像与宏观成像之间的空白，为三维全身病理模型研究提供了可能。系统快速获取海量信息，能够分析宏观感兴趣区域的微观细节，例如在整个人体的背景下癌细胞在血管中的运输过程。与当前用于避免散射效应的组织透明技术相比，新一代 NIR-II 3D 体内深度高清成像具有显着优势。
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