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申请/专利权人：南开大学

摘要：一种基于功能性光学相干层析术的斑马鱼活体成像系统及成像方法，包括循环麻醉模块和功能性光学相干层析OCT成像模块，该系统以循环麻醉模块固定活体斑马鱼，并使用功能性OCT成像模块对斑马鱼进行活体成像。循环麻醉模块包括：斑马鱼固定组件、温控增氧蓄液池、传输泵与输液导管；功能性OCT成像模块包括：宽光谱光源、光学干涉仪、扫描装置、偏振敏感探测装置和信号处理装置，可基于偏振敏感OCT和OCT血管造影原理，提供斑马鱼的结构、偏振和血管分布图像。此外，本发明还提供一种采用上述装置进行斑马鱼活体成像的方法，用于采集活体斑马鱼数据，并对采集数据进行处理，获取斑马鱼全身的结构、偏振与血管分布图像。

主权项：1.一种基于功能性光学相干层析术的斑马鱼活体成像系统，其特征在于，包括：循环麻醉模块和功能性光学相干层析成像模块；所述循环麻醉模块用于麻醉和固定活体斑马鱼，包括：斑马鱼固定组件、温控增氧蓄液池、传输泵和输液导管；斑马鱼固定组件、温控增氧蓄液池和传输泵均设有一个液体输入口和一个液体输出口；斑马鱼固定组件的液体输出口通过输液导管和温控增氧蓄液池的液体输入口连接，温控增氧蓄液池的液体输出口通过输液导管和传输泵的液体输入口连接，传输泵的液体输出口通过输液导管和斑马鱼固定组件的液体输入口连接；所述温控增氧蓄液池内设有温控模块和增氧模块；所述功能性光学相干层析成像模块用于已麻醉斑马鱼的活体成像，包括：宽光谱光源、偏振控制型光学干涉仪、扫描装置、偏振敏感探测装置和信号处理装置；宽光谱光源的光束输出端和偏振控制型光学干涉仪的光束输入端连接；偏振控制型光学干涉仪的样品光束输出端和扫描装置的光束输入端连接；偏振控制型光学干涉仪的干涉光输出端和偏振敏感探测装置的输入端连接；偏振敏感探测装置的输出端和信号处理装置的输入端连接；所述成像系统实现成像方法的步骤包括：1将麻醉液注入所述温控增氧蓄液池，开启所述温控增氧蓄液池的温控模块和增氧模块，将待测斑马鱼置于所述温控增氧蓄液池中进行预麻醉；所述的温控模块为温控加热棒；所述的增氧模块为增氧泵；2斑马鱼预麻醉后，将斑马鱼置入所述斑马鱼固定组件的凹槽内；输液导管经斑马鱼固定组件的液体输入口插入斑马鱼口内；3开启传输泵，将所述温控增氧蓄液池中的麻醉液经所述传输泵，由所述输液导管传输至所述斑马鱼固定组件，进入斑马鱼口内，对斑马鱼进行麻醉；4麻醉液由斑马鱼口部和鳃部流出，流到斑马鱼固定组件底部的液体输出口，经输液导管回流至所述温控增氧蓄液池；5斑马鱼麻醉后，启动功能性光学相干层析成像模块对斑马鱼进行成像；宽光谱光源输出光束进入偏振控制型光学干涉仪，分为偏振稳定的样品光束和参考光束；所述样品光束经扫描装置照射斑马鱼，自斑马鱼反射或散射返回的样品光束经扫描装置进入偏振控制型光学干涉仪；回射的样品光束和参考光束在偏振控制型光学干涉仪中形成干涉光信号；干涉光信号由偏振控制型光学干涉仪射入偏振敏感探测装置，并转换为干涉电信号；信号处理装置采集所述干涉电信号，并通过功能性光学相干层析术的数据处理算法计算斑马鱼的结构、偏振和血管分布图像；所述的功能性光学相干层析术的数据处理算法的计算步骤包括：5-1信号处理装置采集偏振方向呈水平与竖直的两路干涉信号；5-2两路干涉信号补零后进行逆傅里叶变换，获得水平方向H与竖直方向V的两路干涉信号的复振幅并表示为： 其中，z为深度位置的坐标，A和Φ分别是复振幅信号的幅度和相位；5-3计算偏振图像，基于偏振敏感OCT的原理，首先计算复振幅信号对应的斯托克斯矢量 其中，斯托克斯矢量是描述偏振的表达形式，I、Q、U、V为斯托克斯矢量的参量；ΔΦ＝ΦH-ΦV，是的复共轭；5-4进一步地，由斯托克斯矢量即可计算偏振图像，包括累积相位延迟δ、累积光轴θ和偏振均匀度DOPU，分别如下所示： 5-5计算结构图像I，如下所示：Iz＝|AHz2+|AVz25-6计算血管分布图像，基于OCT血管造影的原理，如下所示： 其中，x为横向位置的坐标，N表示在同一位置获得的B-scan的帧数，i表示第i帧B-scan图，Ii为第i帧B-scan图的强度信息；同一位置的扫描帧数为2帧到10帧；6成像结束后，暂停所述传输泵，将所述温控增氧蓄液池中的麻醉液导出并导入清水，开启传输泵，向斑马鱼口中输入清水，唤醒斑马鱼。

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