本发明专利技术涉及一种以具有三维测量空间且包含激光扫描显微镜的测量系统进行样品的三维测量的方法，其特征在于：为该测量系统提供三维虚拟现实装置；利用该三维虚拟现实装置产生测量空间的三维虚拟空间；允许在虚拟空间中选择操作；在测量空间和虚拟空间之间提供实时的单向或双向连接，使得在虚拟空间中选择的操作在测量空间中进行，以及在测量空间中测量的数据在虚拟空间中显示。本发明专利技术还涉及一种对样品进行三维测量的测量系统，该测量系统具有三维测量空间且包含激光扫描显微镜，其特征在于：还包含显示测量空间的三维虚拟空间的三维虚拟现实装置，以及在激光扫描显微镜和三维虚拟现实装置之间提供实时的单向或双向连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种以具有三维测量空间且包含激光扫描显微镜的测量系统进行样品的三维测量的方法，其特征在于：为该测量系统提供三维虚拟现实装置；利用该三维虚拟现实装置产生测量空间的三维虚拟空间；允许在虚拟空间中选择操作；在测量空间和虚拟空间之间提供实时的单向或双向连接，使得在虚拟空间中选择的操作在测量空间中进行，以及在测量空间中测量的数据在虚拟空间中显示。本专利技术还涉及一种对样品进行三维测量的测量系统，该测量系统具有三维测量空间且包含激光扫描显微镜，其特征在于：还包含显示测量空间的三维虚拟空间的三维虚拟现实装置，以及在激光扫描显微镜和三维虚拟现实装置之间提供实时的单向或双向连接。【专利说明】通过包含激光扫描显微镜的测量装置测量三维样品的方法及该测量装置
本专利技术涉及一种以具有三维测量空间且包含激光扫描显微镜的测量系统进行样品的三维测量的方法。本专利技术还涉及这种测量系统。
技术介绍
根据技术发展水平，现存许多三维成像装置(CT，MRI，超声波，多种激光扫描方法，例如共焦显微镜、双光子显微镜、三维双光子显微镜、旋转盘共焦显微镜、原子力显微镜)。这些装置通常连接到常规计算机构造，即，由测量产生的三维(3D)信息作为二维(2D)投影显示在监视器上。医学上，信息的生物学应用快速感知和快速决策较重要，因为生物样品通常具有短的寿命，或者测量的现象可仅在有限时间周期内观察到。在这种样品的情况下，客观事实是:经常通过执行外科手术交互或实验而改变检查样品。在一些实例中，使用立体显示以增强对所获数据的观察，然而，观察与对样品进行的测量和物理交互时间上是分开的。 生物样品的三维测量可由三维(3D)激光扫描显微镜执行，其通过逐点扫描样品来实施测量。3D激光扫描技术在分析生物样品，尤其在成像三维生物结构和追踪这种结构不同时间量程上的变换方面非常重要。 通常使用的3D激光扫描显微镜为共焦显微镜或双光子显微镜。在共焦显微镜技术中，小孔布置在检测器之前以滤除由显微镜物镜的焦平面之外的任何其它平面反射的光。因此，可成像位于样品(例如，生物样本)中不同深度的平面。 双光子激光扫描显微镜使用较低能量的激光光，其中一量子事件中需要两个光子激发荧光团(flourophore)，导致荧光光子的发射，其然后由检测器检测。接近同时吸收两个光子的可能性极低，需要高通量的激发光子，因此双光子激发实际上仅在激光束的焦斑(即，通常具有约300nm x300nm xlOOOnm的尺寸的小椭圆体体积)中发生。通常,飞秒脉冲激光用于提供双光子激发所需的光子通量，同时保持平均激光束强度足够低。 当应用上述技术之一时，3D扫描可通过例如由步进马达移动样品台来执行，然而，这在使用浸没样本室或在用微电极在生物样本上执行电记录时难以实施。因此，在分析生物样本的情况下，通常优选移动激光束的焦斑而不是移动样本。这可通过偏转激光束以扫描焦平面(XY平面)的不同点以及通过由例如压电定位器沿物镜的光轴(Z轴)移动物镜以改变焦平面的深度来实现。存在几个已知技术用于在激光束进入物镜之前例如通过偏转安装在检流计扫描仪上的反射镜或通过声光偏转器来偏转激光束。 另一可能性在于使用所谓的全息显微术，其中期望的二维或三维扫描效果通过使用空间光调制器(SLM)实现(Volodymyr Nikolenko, Brendon 0.Watson, RobertoArayaj Alan Woodruff, Darcy S.Peterka and Rafael Yuste，2008，Frontiers in NeuronalCircuits)。可与先前系统结合使用的用于执行3D扫描的新技术是所谓的时空复用显微镜，即，空间脉冲分离(Adrian Cheng, J Tiago Gonsalves, Peyman Golshanij KatsushiArisakaj Carlos Portera-Cai 11 iau, 2011，Nature Methods)。在该方法中，单个激光脉冲由分束器分为多于一个的部分，每一个子脉冲以不同的时间延迟聚焦在不同的平面，因为每一个子脉冲穿过将子脉冲成像至不同焦平面的不同成像系统。为了空间扫描，时间顺序上冲击的子脉冲由快速光子计数检测器分开。 检流计扫描仪和声光偏转器是极快的装置，因此移动焦斑至期望的XY平面位置以及在该位置通过检测器获得测量数据可在少于I μ S内进行。然而，由于显微镜物镜的迟钝，Z定位耗费实质上更多的时间，致使3D扫描为漫长的操作。 为了实现本领域通常接受的信号噪声比，且假设平均物镜和平均样品大小，测量可花费许多分钟(例如，以优选具有大于光学分辨率的分辨率的双光子显微镜扫描512 X512 X 200个像素的体积，测量可花费5-20分钟)。然而，在生物样品中发生的快速生理反应为ms量级(例如，动作电位，突触信号传输)。扫描显微镜的测量时间可通过仅沿相关区域、曲线、点测量而省略样品的其它部分而减少。这种技术例如公开在W02010/007452中。然而，该技术与相似技术的应用首先需要空间选择3D样品的一部分。 从现有技术(参见，Katonaet al.:Roller Coaster Scaning revealsspontaneous triggering of dendiritc spikes in CAl interneurons.PNASj Februaryl,2011, vol.108, n0.5)已知一种技术，其中，在垂直于激光扫描显微镜的光轴的平面中扫描样品，2D部分依次显示给用户，其模拟沿着光轴的向前或向后运动。用户必须选择2D部分上要测量的构造(区域、曲线、点)。 已知方法具有一些缺点:首先，难以在具有复杂空间结构的典型生物物体中定向其本身，如多种神经细胞类型的情况。该问题尤其在物体垂直于扫描平面时以及在物体彼此邻近时出现，在该情况中，难以追踪连续物体并区分相邻平面之间的分离物体(参见，例如，电子显微镜重建程序)。该情形在质量差、信号噪声比低的图像需要分析或物体的连续性和不同必须在这种图像中确定时进一步恶化。 另一缺点在于，因为样品的局部永久变化位置而常常没有足够的时间观察2D部分。例如，如果用户在3D中预选择理想上所需的几百个测量点，则该工艺将需要长时间，使得样品甚至在完成选择之前便失去其原始位置以致在开始时选择的点不再在正确位置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种使用激光扫描显微镜分析三维样品的方法和测量系统，其克服了现有技术有关的问题。 已认识到，如果激光扫描显微镜(或其它物理操作装置)的测量空间由三维虚拟现实装置显示，并且实时连接提供在测量空间与三维虚拟空间之间，则上述缺点可得到克月艮，因为三维观察对于进行测量的用户而言更自然，甚至具有较低信号噪声比的质量更差的图像也可更好地解译，并且连续性和不同可更易于确定。 因此，本专利技术的目的通过以具有三维测量空间且包含激光扫描显微镜的测量系统进行样品的三维测量的方法实现，该方法的特征在于: -为测量系统提供三维虚拟现实装置； -利用三维虚拟现实装置产生测量空间的三维虚拟空间； -允许在虚拟空间中选择操作； -在测量空间和虚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用具有三维测量空间且包含激光扫描显微镜的测量系统的样品的三维测量方法，其特征在于：‑为所述测量系统提供三维虚拟现实装置；‑利用所述三维虚拟现实装置产生所述测量空间的三维虚拟空间；‑允许在所述虚拟空间中选择操作；‑在所述测量空间和所述虚拟空间之间提供实时的单向或双向连接，使得在所述虚拟空间中选择的操作在测量空间中进行，以及在所述测量空间中测量的数据在所述虚拟空间中显示。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：B罗萨，G卡托纳，F西科，P马克，
申请(专利权)人：菲托尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：匈牙利;HU
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