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名师讲堂第二讲精彩问答集锦

  

问:请问为什么直径提高十倍,强度为什么也是提高十倍,不应该是是提高10的三次方倍吗?谢谢

答:谢谢!我们描述定量问题的结果是二维投影图,在二维投影图中,事实上我们是将沿着贝塞尔光传输路径上产生的SRS信号进行了累积,因此是沿着直径方向的累积,所以强度相差应该是10倍。

 

问:仪器使用的软件后期升级需要自己购买吗?

谢谢您的关注。我们目前的仪器还没有商业化,只是实验室科研开发的仪器和配套软件。如果有需要,我们可以提供使用或者部分算法源代码。

 

问:陈老师,所以用贝塞尔投影拉曼成像,想得到表层的样品信息,就是必须旋转样品,然后后期软件来算的是吗?

答:谢谢!是这样的。如果不采用旋转断层策略的话,我们得到的是一定深度内的信息;只有通过样本旋转,然后利用断层重建算法将样品的三维信息恢复出来,我们就可以得到样品的三维体积内所有位置的拉曼散射信息。

 

问:陈老师,好!请问内窥拉曼和内窥荧光在活检临床上的应用,例如在肿瘤检测方面的应用概况是怎样的?

答:谢谢!据我所了解的(也有可能不完全准确),无论是内窥拉曼还是内窥荧光还都没有真正应用于临床活检上,更多的还是探索性的研究。内窥拉曼的优势在于不需要荧光标记,从而不需要引入外源物,能更快的应用于临床;但它的缺点是信号比较弱,在生物体特别是人体临床应用的复杂环境下,能否采集到有效的拉曼信号是个问题。

 

问:陈老师,好!请教一下,共焦荧光成像和共焦拉曼成像,在实际应用方面各有什么样的优缺点?

答:谢谢!共聚焦荧光成像在生物医学领域还是公认的重要工具,这点目前共聚焦拉曼还取代不了。共聚焦荧光成像由于我们是用荧光染料或蛋白标记了我们想看的成分或分子,所以荧光显示的就是我们想看的东西;而共聚焦拉曼由于是无标记成像,因此需要同时结合拉曼光谱来确认我们看到的是什么,这也会造成数据采集时间会比较长。

 

问:陈老师,好!请教一下,贝塞尔光束拉曼成像,在走向仪器商用化过程中,会遇到什么样的困难?

答:谢谢!这可能需要从SRS和拉曼光谱检测两个方面来说。从SRS技术来看,目前已经有基于高斯光束的商业化的SRS设备,但设备体积比较庞大、价格比较昂贵,而基于拜尔光束的话,只需要增加环形光产生模块即可;这个设备商业化的困难包括两部分:一个是如何将设备体积缩小,一个是如何将成本降低;而光纤激光器可能是一个比较好的选择。在自发拉曼光谱检测中,贝塞尔光束拉曼光谱仪商业化遇到的问题可能是设备小型化、以及如何在小型化情况下产生高质量的贝塞尔光。

 

问:陈老师,您好!目前基于贝塞尔光束的拉曼成像横向分辨率和径向分辨率能达到什么数量级?成像速度能能达到多少?对样品是否有要求,比如透明样品或非透明样品,对样品的制备、探测,有什么注意事项?

答:谢谢!目前基于贝塞尔光的受激拉曼投影成像系统横向分辨率大概在0.8-0.9微米(40X物镜)。系统的横向分辨率是与采用的物镜相关的,并且需要与待测样本厚度之间达到一个平衡;或者说我们可以通过高倍、大NA的物镜获得更高的分辨率, 但是能够测量样本的厚度或者体积会变小。受激拉曼投影成像是没有径向分辨率的,不过我们可以通过结合样本旋转、采用断层重建的方式进行恢复,理论上应该是与横向分辨率相同的。目前成像速度是在1秒一张投影图,获取三维体积的话需要采集180张投影,所以大概在180秒;结合我们后面开发的稀疏数据重建算法,可以将这个时间缩小到15秒左右。样品需要是透明或者半透明的样品,所以一般用于斑马鱼、线虫、果蝇等模式生物的检测与成像。实验中,样品的固定需要采用特定的方式,我们目前正在开发适用于这种成像方式的样本固定装置。

 

问:陈老师,所以用贝塞尔投影拉曼成像,想得到表层的样品信息,就是必须旋转样品,然后后期软件来算的是吗?

答:谢谢!是这样的。如果不采用旋转断层策略的话,我们得到的是一定深度内的信息;只有通过样本旋转,然后利用断层重建算法将样品的三维信息恢复出来,我们就可以得到样品的三维体积内所有位置的拉曼散射信息。

 

同问:请问为什么直径提高十倍,强度为什么也是提高十倍,不应该是是提高10的三次方倍吗?谢谢 

答:谢谢!我们描述定量问题的结果是二维投影图,在二维投影图中,事实上我们是将沿着贝塞尔光传输路径上产生的SRS信号进行了累积,因此是沿着直径方向的累积,所以强度相差应该是10倍。

 

问:陈老师,您好!请教一下:1)样品一般最厚可以多厚?样品厚度对光谱信号的影响,如信号的衰减,二次散射、杂散信号等方面。2)样品是冷冻切片吗?

答:谢谢!1)在受激拉曼投影断层成像中,能检测的样品的厚度是取决于物镜,或者说取决于分辨率的需求。如果对分辨率要求比较高,能观测的样品厚度较小。在我们发表的工作中,有一个表格专门列了不同物镜能够观测的样品厚度。比如,如果选用60X/1.1NA物镜,样品厚度大概在400微米,分辨率大概在0.34微米;如果选用10X/0.3NA物镜,样品厚度可以达到8个毫米以上,分辨率大概在1.55微米。

2)样品不是冰冻切片。关于样品的详细信息,可以查阅我们文章中的描述。谢谢!

 

问:陈老师你好,为什么光谱位置跟激发光有关呢。

答:谢谢!光谱特征谱峰的位置理论上是与激发光无关。我们采用贝塞尔光拉曼光谱仪对样品进行拉曼光谱检测时,由于技术是一种新技术、并且设备是我们自己搭建的,所以我们需要对设备检测拉曼光谱的能力和性能进行验证;而实验中,测量到的拉曼光谱的谱峰位置很难做到跟标准谱完全一致,我们目前的结果是有一些误差,但这个误差是在光谱仪的分辨率范围内的。或者说我们的光谱仪分辨率大概在9个波数,而我们测量到的谱峰与标准谱峰位置差异都是小于9个波数。
 

问:陈老师,您刚讲的高斯光转换为贝塞尔光束这部分,实现上有什么注意事项?

答:谢谢!需要注意的地方就是产生的贝塞尔光的质量,这会受到Axicon前端入射的高斯光质量、经两个Axicon产生的环形光的质量、以及环形光入射物镜时的状态影响。

 

问:还有一个问题,之前的拉曼成像,你们用的是光谱仪取的拉曼信号么?

答:谢谢!在受激拉曼投影成像中,我们是用光二极管进行拉曼信号的收集和提取。在第三部分的拉曼光谱检测中是用的光谱仪。

 

问:如何对贝塞尔光束的强度进行判定?是记录使用时间?还是计量光照度?

答:谢谢!我们用功率来衡量强度,通过功率计来测量贝塞尔光的功率。

 

问:贝塞尔光束和高斯光束对样品的损伤区别

答:谢谢!如果在相同的总功率情况下,贝塞尔光对样品的损伤会比高斯光小很多。贝塞尔光从结构上是由一个中心lobe和多个旁瓣组成,并且能量是在中心lobe和旁瓣上平均分配,所以能够聚焦到样品上的能量只有中心lobe的,这个能量/功率是高斯光的1/12左右。在荧光成像领域,有学者对这个问题做个研究,而这也是贝塞尔光相比于高斯光的优势之一。