Multi-Modality Microscopy pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Lin, Pao-Chun 编

出品人:

页数:303

译者:

出版时间:

价格:$ 117.52

装帧:HRD

isbn号码:9789812565334

丛书系列:

图书标签:

显微镜学
多模态成像
生物医学工程
生物物理学
光学显微镜
细胞生物学
图像处理
生物成像
荧光显微镜
共聚焦显微镜

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具体描述

This book covers important aspects of modern optical microscopy and image restoration technologies. Instead of pure optical treatment, the book is delivered with the consideration of the scientists who utilize optical microscopy in their daily research. However, enough details are provided in basic imaging principles, optics and instrumentation in microscopy, spherical aberrations, deconvolution and image restoration. A number of microscopic technologies such as polarization, confocal and multi-photon microscopy are highlighted with their applications in biological and materials sciences/engineering.

深入解析：《Advanced Optical Tomography: Principles and Applications in Biological Tissues》图书简介本书旨在全面、深入地探讨先进光学断层扫描（Optical Tomography, OT）技术在生物组织研究中的原理、实现方法及其广泛的应用。我们将重点聚焦于那些与多模态显微镜（Multi-Modality Microscopy, MMM）在核心物理机制和数据融合策略上存在显著差异，或在成像尺度、分辨率、信息维度上形成独特互补的成像范式。第一部分：光学断层扫描的物理基础与理论模型本部分将从光在复杂介质中传输的基本物理定律出发，为后续的成像技术奠定坚实的理论基础。第一章：光与生物组织的相互作用：漫射波与波导理论深入分析低频光波（近红外和中红外波段）在高度散射的生物组织中传播的特点。重点阐述扩散近似（Diffusion Approximation）模型的适用性、局限性以及如何通过修正的扩散方程来更精确地描述光子的传输路径。详细讨论吸收、散射系数的各向异性对成像深度的影响。不同于聚焦或共轭的微观成像系统，断层扫描依赖宏观的光场分布，因此我们将详尽论述时间分辨（Time-Resolved）和空间分辨（Spatial-Resolved）技术如何利用光子飞行时间的差异来反演组织的光学参数。内容将完全围绕宏观光场采集与逆问题求解展开，不涉及高数值孔径物镜下的聚焦场构建。第二章：逆问题的数学构建与求解策略光学断层扫描的核心挑战在于“逆问题”——如何根据测量到的边界光信号反演出内部的散射体和吸收体的空间分布。本章将系统介绍傅里叶域与空间域中的重构算法。迭代重建算法：重点剖析基于蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）的梯度下降法、牛顿法及其变体。讨论这些方法如何处理高维度的非线性、病态问题，以及如何通过正则化（如 Tikhonov 正则化）来稳定解的唯一性。解析重建方法：详细介绍基于扩散近似的解析重构技术，如扩散波谱层析成像（Diffusion Wave Spectroscopy Tomography, DWST）和基于波前整形技术的宏观反演方法。这些方法侧重于重建大体积组织的光学性质图谱，与需要高空间分辨率的三维矢量场成像存在本质区别。第二部分：核心断层扫描成像技术详述本部分将详细介绍当前主流的、侧重于深度和体积成像的OT技术，它们通过全局光照或大面积探测器阵列实现信息采集。第三章：漫射光学层析成像（DOT）的高级应用 DOT是研究深层组织功能状态的关键技术。本章专注于DOT的增强策略：空间频率调制（SFM-DOT）：介绍如何通过空间调制光源来提高对比度和深度分辨能力。详细分析调制深度、空间频率与成像深度之间的关系，这与利用像素级扫描的显微技术在信息获取方式上存在根本差异。近红外光谱层析成像（NIR-POT）：探讨如何通过测量不同波长下的光衰减和相位延迟，定量评估氧合血红蛋白（HbO2）和脱氧血红蛋白（dHb）的浓度分布，进而获取组织氧代谢信息。内容将侧重于化学成分的定量分析，而非细胞或亚细胞结构的形态学解析。第四章：光学相干层析成像（OCT）的最新进展 OCT以其亚微米级的轴向分辨率而闻名，但其横向分辨率和深度依赖于聚焦系统的设计。本章聚焦于如何通过优化干涉测量和信号处理来提升深度信息采集能力：频域与全场OCT（FD-OCT / SS-OCT）：深入分析傅里叶变换在频域中实现轴向高分辨的原理。讨论如何通过并行采集（如使用空间光调制器或线阵传感器）来加快体积采集速度，侧重于整个视场（Field of View）内的深度剖面获取，而非精细的横向扫描。血管血流层析成像（OCTA）：介绍基于血流引起的背散射信号时间或相位变化的分析方法，用于重建三维血管网络结构。重点讨论如何区分静态组织信号和动态血流信号，这是一种基于时间尺度差异的信号分离技术，而非依赖于荧光标记或特定分子标记物的成像策略。第三部分：数据融合与临床转化策略本部分探讨如何将不同尺度的OT数据与其他成像模态进行整合，并讨论其在临床诊断中的实际应用。第五章：多尺度断层成像数据的整合与配准在临床应用中，往往需要结合表面高分辨信息与内部低分辨率功能信息。本章专门讨论宏观OT数据与微观成像数据（例如MRI或PET提供的解剖/功能先验信息）之间的配准挑战。几何配准：介绍基于标志物或基于信息熵的刚性与非刚性配准算法，确保不同来源的三维体数据在空间上的精确对应。信息融合模型：探讨如何利用OT测得的光学参数（如散射系数）作为先验信息来约束和优化MRI扩散张量成像（DTI）或灌注成像的重建过程。第六章：面向临床诊断与治疗监测的OT系统设计本章关注将实验室技术转化为可靠的临床工具所面临的工程和生物物理挑战。高通量采集与实时处理：讨论如何设计低成本、便携式的光纤耦合DOT系统，以及利用现场可编程门阵列（FPGA）实现实时逆问题求解，以满足手术导航或重症监护监测的需求。生物标志物的光学替代：阐述如何通过测量特定波长下的光学响应，间接评估生物活性分子（如炎症标志物、代谢物）的浓度变化，作为对分子标记物依赖型成像手段的有效补充。例如，利用水和脂质吸收峰的变化来监测肿瘤的细胞密度和水合状态。本书的全部内容将围绕如何利用光在生物组织中传播的宏观特性，通过先进的数学模型和信号处理技术，获取组织内部的结构、组成和功能信息，着重于大体积、深层组织的三维重建与定量分析，与使用高倍率物镜、聚焦光束进行精细微观结构观测的技术路径形成明确的区分。