癌症和纖維化疾病會(hui) 以組織結構發生變化的形式表現出來，目前對這些疾病的醫學診斷主要基於(yu) 活檢和隨後的非現場組織病理學手段。而使用微創技術，可以即時且原位地做出類似診斷，這極大的減小了做出診斷的時間並且避免了重複手術的可能。基於(yu) 此，被稱為(wei) 光學切片的先進光學成像技術被開發出來用於(yu) 微創成像。這種技術依靠各種各種的無標記光學成像模態（通常是將這些模態結合起來一起使用），如相幹反斯托克斯拉曼光譜（anti-Stokes Raman spectroscopy, CARS）、雙光子熒光、二次諧波生成（second-harmonic generation, SHG）成像等（參見本訂閱號前述多光子相關(guan) 文章，傳(chuan) 送門1，傳(chuan) 送門2，傳(chuan) 送門3）。這些成像方法對指示疾病狀況的潛在組織結構和成分敏感。
微創偏振分辨SHG成像多模光纖內(nei) 窺鏡
技術背景：
癌症和纖維化疾病會(hui) 以組織結構發生變化的形式表現出來，目前對這些疾病的醫學診斷主要基於(yu) 活檢和隨後的非現場組織病理學手段。而使用微創技術，可以即時且原位地做出類似診斷，這極大的減小了做出診斷的時間並且避免了重複手術的可能。基於(yu) 此，被稱為(wei) 光學切片的先進光學成像技術被開發出來用於(yu) 微創成像。這種技術依靠各種各種的無標記光學成像模態（通常是將這些模態結合起來一起使用），如相幹反斯托克斯拉曼光譜（anti-Stokes Raman spectroscopy, CARS）、雙光子熒光、二次諧波生成（second-harmonic generation, SHG）成像等（參見本訂閱號前述多光子相關(guan) 文章，傳(chuan) 送門1，傳(chuan) 送門2，傳(chuan) 送門3）。這些成像方法對指示疾病狀況的潛在組織結構和成分敏感。最近，由於(yu) 諸如通過全息手段控製光場及控製光在複雜介質中的傳(chuan) 輸等波前整形技術的發展，使得用細的多模光纖作為(wei) 激光掃描顯微內(nei) 窺鏡的探頭成為(wei) 可能。
當前不足：
多模光纖不能夠保持光的偏振態，現有的保持光纖偏振態的方法都很複雜。而使用偏振光可以觀測到二階非線性極化率張量。二階非線性極化率張量能反映樣品的組成、手性和結構組織（例如局部原纖維取向）。
文章創新點：
捷克共和國CAS科學儀(yi) 器研究所的Angel Cifuentes（第一作者）和 Johanna Trägårdh（通訊作者）在Optica撰文Polarization-resolved second-harmonic generation imaging through a multimode fiber，提出了一種基於(yu) 多模光纖的偏振分辨二次諧波生成成像技術。
（1）通過基於(yu) 多模光纖（直徑125um）的微創內(nei) 窺鏡實現了二次諧波生成成像。二次諧波生成成像技術可以對膠原（collagen，與(yu) 纖維化疾病特別相關(guan) ，也與(yu) 腫瘤類疾病相關(guan) ）進行無標記成像。其中，膠原富集的細胞外基質重組就是一個(ge) 病理學指示。這種技術在肝髒纖維化和心肌纖維化等多種病理疾病的研究中有国产成人在线观看免费网站前景。（該方法依賴於(yu) 非中心對稱結構中的二次諧波生成，如肌球蛋白、微管蛋白、膠原蛋白，這些都是內(nei) 源性結構蛋白。當這些蛋白質與(yu) 高強度激光脈衝(chong) 相互作用時，會(hui) 產(chan) 生一個(ge) 波長為(wei) 激發光波長二分之一的光子，可以很容易的分離和檢測，就像熒光一樣。二次諧波生成已經在纖維狀結構，如橫紋肌、大腦苔蘚纖維中的微管和結締組織。）
（2）通過完全控製激發光在光纖端頭的偏振態和空間分布，實現了偏振分辨的二次諧波生成成像。偏振分辨二次諧波生成成像依賴於(yu) 用偏振態變化的激發光去探測二階非線性極化率張量。二階非線性極化率張量取決(jue) 於(yu) 樣品的組成、手性和結構組織（例如局部原纖維取向），因此偏振響應使得我們(men) 可以探測這些特性。關(guan) 鍵的是，這種技術需要控製內(nei) 窺鏡輸出光的偏振態。
原理解析：
用1040nm的飛秒激光器作為(wei) 激發源，通過梯度折射率多模光纖（包層直徑125um,纖芯直徑62.5um）進行偏振分辨二次諧波生成成像。在成像之前需要用校準單元使用幹涉測量的方式對通過光纖的光進行校準，此過程大約需要5分鍾。校準信息得到後，可以通過將適當形狀的波前耦合到光纖中產(chan) 生聚焦點。每個(ge) 聚焦點位置對應一個(ge) 空間光調製器（SLM）上的特定圖案。SLM序列顯示不同的圖案，實現在距多模光纖出光口15um的平麵上進行聚焦點掃描（模擬激光掃描顯微鏡）。成像時，移除校準單元，二向色鏡將後向散射回光纖的二次諧波生成信號反射進入光電倍增管進行成像。
實驗證明：
（1）小鼠尾腱上兩(liang) 個(ge) 區域Ⅰ和Ⅱ的線偏振二次諧波生成成像結果。（a)圖從(cong) 上到下分別是所有偏振角的強度和，成像平麵內(nei) 原纖維的方向箭袋圖（quiver plot，以箭頭形式表示矢量線的二維矢量圖。從(cong) 箭袋圖中可以清楚地看到尾腱中膠原的強烈排列）
參數圖和 
參數圖（分別表示原纖維的組織成分和平麵外傾(qing) 斜）。（b）為(wei) 區域Ⅰ的調製深度圖和整個(ge) 視場內(nei) 的平均信號強度圖（c）和（d）是
和
在區域Ⅰ和Ⅱ的直方圖。刻度尺是5um。
DOI：https://doi.org/10.1364/OPTICA.430295
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