X-射线CT扫描技术在中新世松属球果化石研究中的应用

利用X-射线CT扫描技术观察云南晚中新世松属球果化石的内部结构,并与现代种的内部结构进行比较。这是该技术在中国古植物学研究中的首次报道。通过内部结构的比较发现,松属化石最接近于现生种喀西亚松(Pinus kesiya)。CT扫描技术可以在不破坏标本的前提下观察植物化石的内部结构,对于较珍贵的化石研究作用尤为明显,但是分辨率的高低是该技术广泛应用于古植物学的重要因素,随着扫描仪器分辨率的不断提高,CT扫描技术将提供植物化石内部结构的更多细节信息,从而为古植物学研究开辟一条新的技术途径。     

低剂量超软X射线对染色体的损伤效应

用~(60)Coγ-射线或深部治疗的X光机的“硬”X射线照射微生物及动植物,引起细胞染色体的突变,并用于育种工作,这已成为常规的育种手段。有关硬X射线引起的植物细胞染色体的辐射损伤效应,报道甚多,而低剂量的X射线,尤其是超软X射线的辐射染色体损伤效应,报道却寥寥无几。本工作利用上海新跃仪表厂生产的DGX-4型软X射线机,钼靶、波长为0.62—0.71的X射线(根据这一波段范围应属     

磁共振成像术的基本原理和基本结构

核磁共振(Magnetic Pesonance)作为一种物理现象,用于物理、化学、生物学和医学领域已有20余年的历史。1973年Lauterbur等人首先报导核磁共振成像的技术。近年来作为医学影像的一部门,发展十分迅速,已在世界范围内得到推广。我国也开展了这方面的工作。为避免与核医学中放射成像混淆,现在将此技术称为磁共振成像术(Magnetic Resonance Imaging,简称MRI)。MRI提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术,也不同于已有的X线成像术(CT)。所以用电诊断疾病具有很大的潜在优越性,MRI虽与CT有许多不同之处,但也似都属于计算机成像。且所成图像都是体层图像。因此在图像解释上的许     

三维X射线显微技术与小型-微体化石高分辨率无损成像*

在古生物学研究中,以X射线断层成像(Computed Tomography)为代表的三维无损成像技术可以在不破坏化石标本的前提下,同时获得标本外观形态和内部结构的信息,相比传统的可见光成像手段有着明显优势。为推动化石三维无损成像技术在国内古生物学领域的发展,本文系统介绍一种新型显微CT技术——三维X射线显微术(Three-Dimensional X-ray Microscopy)。与基于几何放大和吸收衬度成像的传统显微CT技术相比,该技术有若干优势:(1)将同步辐射X射线显微断层成像的光学成像系统引入基于实验室X射线源的显微CT系统中,在几何放大的基础上增加了光学放大,优化了传统显微CT的系统架构,弥补了传统显微CT单纯依靠几何放大的不足,提高了空间分辨率;(2)采用可移动的X射线源和优化的光学成像系统,实现了低能X射线相位衬度成像,可以三维重构传统显微CT技术无法有效探测的、低吸收衬度的化石标本;(3)基于新的成像架构和成像算法,实现了厘米-分米级较大标本内部"感兴趣区域"(Region of Interest)精确导航和局部高分辨率(微米-亚微米空间分辨)成像;(4)可以实现小型扁平标本(宽厚比4,宽10cm)高效率、高分辨率成像和长条形微体标本长轴方向自动分段无缝拼接的微米至亚微米级高分辨率重建,弥补了传统工业显微CT针对小型扁平标本和长条形微体标本高分辨成像效果不佳的缺陷。这些优势使得基于实验室X射线源的显微CT成像技术可以获得接近同步辐射X射线源的成像质量,从而有效推动化石生物学研究。     

一种新的医学成像技术——电阻抗体层成像

目前,许多技术都可应用于人体组织的图像产生。其中X线放射成像是应用最古老且最广泛的技术,它根据人体吸收的X线的分布情况产生图像。测量X线吸收系数的X线计算机体层成像术(CT扫描)是一项可产生更多信息量的较新技术。其它技术有测量人体组织声阻抗变化的超声显像技术、放射性同位素显像技术、磁共振显像技术(MRI)和自动热摄影成像技术。电阻抗显像利用了电阻率作为测量参数,它通常称作电阻抗体层成像术(EIT)。 EIT(Electrical Impedance Imaging)是将组织的电阻作为测量参数,通过测量外     

缅甸琥珀内含物形态结构在X射线下的可辨识性

【目的】产自缅甸北部胡康河谷的缅甸琥珀形成于白垩纪中期。其艺术价值很高,同时其内含物的生物多样性程度也很高,故其科学价值也不可估量。显微CT能够提供化石(琥珀)内部解剖结构的高分辨率断层图像,故该方法日渐成为目前琥珀研究中的常用方法之一。然而在可见光下可见的琥珀内的生物结构,在X射线下却有不同的结果,这与现生研究材料在显微CT下的表现非常不同。本研究对产自胡康河谷的9块缅甸琥珀进行显微CT检测,试图对这个特殊的现象进行较为系统的解读。【方法】利用数码相机(Nikon 5200D)拍摄琥珀照片,并用Helicon Focus 5.3软件合成。通过显微CT技术扫描琥珀和计算机断层重建技术重建出缅甸琥珀内含物的三维结构形态。【结果】显微CT检测结果主要分为3种:完全无衬度、部分结构有衬度和整体结构有较好衬度。本研究对有较好衬度的琥珀内含物进行了三维重建,展示了琥珀内含物的外部和内部三维结构。【结论】琥珀内含物的可见光成像和X射线成像不存在一一对应关系,其原因和琥珀保存的好坏以及琥珀的密度差、琥珀围岩之间的对比度差异有关。琥珀形成和埋藏过程中的物理和化学变化非常复杂,其机理的探究也更为复杂和困难,本文对这个现象的主要类型做了较为初步的阐述,后续研究需要更为全面的选样和更为严格的实验设计才能够最终解决这个埋藏学上的难题。     

X射线对我国两种典型土壤中微生物活性及群落结构的影响

【目的】X射线断层扫描技术(X-ray micro-Computed Tomography,micro-CT)能够原位、无损伤的解析土壤物理结构,有望与土壤微生物研究结合,以有助于更好的了解土壤生态系统。由于土壤的高度异质性,X射线扫描和土壤微生物分析应为同一样品,但是关于X射线扫描后的土壤样品是否兼容土壤微生物分析却鲜有报道,即X射线扫描是否影响土壤微生物的活性及群落尚未明确。【方法】本研究采集我国华北地区潮土和亚热带红壤,利用平板计数、微量热技术和高通量测序技术研究了X射线扫描对可培养微生物数量、土壤微生物的代谢热和群落结构的影响。【结果】X射线辐射显著降低了2种土壤中活体细菌的数量,同时微生物的代谢活性也发生改变;在分子水平上,基于细菌16S r RNA基因的高通量数据显示2种土壤的细菌多样性指数发生了变化,而其群落结构均无改变。【结论】X射线断层扫描技术并不兼容土壤微生物功能的研究;但可兼容基于分子生物学的微生物群落结构分析。     

核磁共振技术及其在生命科学中的应用

核磁共振(NMR)是一种不破坏样品的无损伤分析技术,是分子结构分析不可或缺的手段。随着新技术、新方法的不断发展,其研究领域和应用范围已扩展到了几乎所有的自然科学领域。本文简要介绍了核磁共振波谱技术的基本原理、多维NMR以及在结构鉴定、构象分析、医学临床检测、蛋白质组学、代谢组学等方面的应用。同时,本文还就NMR技术的发展前景提出了一些看法。     

软X—射线摄影术在植物研究中的应用

软X-射线摄影术是利用一种波长较长、穿透能力较弱的软系X-射线作为光源进行透视摄影的技术。主要应用于生物研究,检测动植物体的内部构造及其发育状况。在植物种子方面,自从1903年瑞典Lundstrm教授应用X-射线摄影术检查松球果内的种子以来,至今已近80年。但是直到1953年以     

3D打印技术在植物繁殖生态学中的应用进展与评述

3D打印(3D printing)是以数字化模型为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式构造物体的一项技术。由于3D打印具有灵活和精密的特点,这一技术已经在军工、航天等制造行业中发挥了重要作用。鉴于3D打印的独特优势,该技术也可以在植物繁殖生态学研究中发挥作用而且具有广阔的应用前景,但目前还处于探索阶段。该文概述了3D打印技术以及植物繁殖生态学的花特征进化研究,同时总结了3D打印技术在植物繁殖生态学领域的最新研究进展,并探讨将来可能的发展方向。     

核磁共振在生物学医学方面应用的进展

核磁共振(NMR)技术在医学生物学中具有广泛的用途,它既能研究活的动物器官中的蛋白质、核酸等生物大分子的代谢过程,也能研究像水、金属离子小分子含量和分布状态。它还能使整个组织器官成像,用以无损伤地诊断身体内部器官的病变。总之其优越性是其他方法,如放射性同位素、X射线计算机断层术等无法比拟的,所以它近年来发展很快。一、核磁共振谱仪在生物医学中的应用 NMR谱仪最初用它研究生物大分子,后来用于完整的细胞、细胞器、器官,进而研究体内     

噬菌体表面展示技术

噬菌体展示技术(PhageDisplayTechniques,PDT)是一种用于筛选和改造功能性多肽的生物技术。自问世以来,它已被广泛应用于生命科学的许多领域。对噬菌体展示技术的基本原理、噬菌体表面展示系统研究以及噬菌体展示技术的应用、展望等进行了探讨,由此可以看出:噬菌体展示技术的进一步发展,必将为生命科学及相关学科的发展带来深远的影响。     

软骨和癌组织X光机

日前,日本东京大学研制成功一种能拍摄软骨和癌组织图像的新型X光机。众所周知,传统X光机用于拍摄容易吸收X射线的骨骼和脏器影像,但吸收X射线很少的软骨等难以拍摄清楚的图像。     

植物脂肪酸代谢途径遗传调控的研究进展

目前,利用传统育种方法改良油料作物脂肪酸组分已取得巨大成功,通过有性杂交、X-射线或EMS处理等方法都可用来修饰存在于油菜中脂肪酸的性质。国外已培育出高棕榈酸、高或低亚油酸、高油酸和无芥酸的油菜品种。但由于油料作物基因池(Gene Pool)的局限性使得育种学家不得不寻找其他种质资源。随着基因克隆和遗传转化技术的进步,通过基因工程改良油料作物品质已成可能。本文主要介绍了植物脂肪酸的代谢途径以及通过操纵TAG的生物合成来改变油的成分等研究,其中主要包括脂肪酸链长度的改良、饱和度改良、增加脂肪酸含量以及新的不饱和脂肪酸的改良等方面。不久的将来,转基因油料作物中将会产生更有价值的脂肪酸造福于人类。     

小角X-射线衍射在分子生理学研究中的应用和利用同步辐射源的展望

分子生理学的核心问题是研究在位的、和生理功能有密切联系的分子,如蛋白分子等的结构和它们在生理活动进行过程中的变化。X-射线衍射技术由于可以用于研究未经任何特殊处理的、活的生物组织中分子的结构和排布方式,可以避免其它一些技术(如电子显微术等)对样品必须进行的特殊处理所引起的问题,已经成为分子生理学研究中一种很有用的手段。此外,分子生理学所涉及的结构周期大多在20A以上,所以小角X-射线衍射(以下简称小角衍射)就显得特别重要。本文将先介绍在生物膜结构和肌细胞收缩机理两方     

伤科接骨片治疗大鼠骨折模型的影像学评价

目的借助于X-射线、CT扫描成像、MRI等医学成像技术评价中成药伤科接骨片对大鼠骨折模型的治疗作用。方法大鼠麻醉后手术分离右前肢桡骨,于中段形成横断的完全骨折,随后随机分为模型组、药物治疗组,另设伪手术组进行平行对照。治疗组按0.33g/kg的剂量灌胃给药,模型组和伪手术组等量灌胃生理盐水,连续给药4周,给药结束后以X射线、CT和MRI图像观察和记录骨折部位的愈合情况。最后麻醉处死动物,经解剖取骨折部位进行抗折力测定和HE染色的病理组织学检查。结果 X射线、CT和MRI检查结果清楚地表明,给药治疗后骨折部位可见有明显的致密性骨痂形成,骨折线模糊不清或消失,多数可见大量的钙盐沉积,趋于愈合,与骨折部位的病理组织学检查结果基本一致。结论借助于医学影像技术可以更加客观地评价药物对大鼠骨折模型的治疗作用,尤以CT四维成像技术更加直观、清晰,值得进一步地推广应用。愈合后的前肢桡骨的抗折力也明显地增强。     

光学相干层析成像技术在内窥镜中的应用

光学相干层析成像(optical coherence tomography,OCT)技术是继X射线成像、核磁共振成像、超声成像等之后的一种新型的成像技术,其可光纤化的特点使得它易于医用电子内窥镜相结合。OCT内窥镜技术可实现对人体内部器官的高速率、高分辨率、无损伤、实时成像。主要介绍了OCT技术的种类、基本原理以及包括探测深度和纵向分辨率等的参数;简述了OCT内窥镜的发展历史以及最新成果,重点分析了光源对OCT内窥镜的影响。总结了OCT内窥镜的主要应用。     

多排螺旋CT扫描对骨折的诊断

目的: 普通X线片及CT平扫对于骨折,尤其是隐匿性骨折检出率较低,较易造成漏诊和误诊,随着多排螺旋CT的普及,利用曲面重建(MPR)和容积再现(VR)技术后处理图像,成为诊断隐匿性骨折的理想的影像诊断手段.探讨多排螺旋CT在对骨折的诊断中的临床应用价值。方法: 对213例临床怀疑骨折的患者进行CR摄片再进行多排螺旋CT扫描,通过三维重建技术处理后,得到受检部位二维、三维的图像。结果: 相同的对照组经多排螺旋CT、X线检查检查后,新增33例骨折。结论: 多排螺旋CT扫描及三维重建技术较传统X线平片能对骨折病例做出更正确的诊断。     

低剂量超软X射线对染色体的损伤效应

用‘'Coy一射线或深部治疗的X光机的“硬” X射线照射微生物及动植物,引起细胞染色体 的突变,并用于育种工作,这已成为常规的育种 手段。有关硬X射线引起的植物细胞染色体的 辐射损伤效应,报道甚多。而低剂E91_的X射线, 尤其是超软X射线的辐射染色体损伤效应,报 道却寥寥无几¹⁾。本工作利用上海新跃仪表厂 生产的DGX-4型软X射线机,铝靶、波长为 0.62-0.71入的X射线（根据这一波段范围应属 超软Y射线,见附表）照射洋葱(Allium cepa)和 蚕豆（Vicia faba）根尖,结果发现35kV, 30- 34mA,曝光1,5,10,20秒,都明显地导致了染 色体的辐射损伤效应,出现典型的细胞染色体 辐射损伤图象。用等剂量的胸透X射线、钨靶、 波长为0.21入,照射洋葱和蚕豆根尖,则不出 现或者很少出现染色体的损伤。超软X射线在 引起染色体损伤方面,明显地表现出特异性。     

新书介绍

本书为D.L.Rousseau主编的两卷集《生物及医学中的物理技术》中的第一卷。内容有6章,即:核磁共振,电子顺磁共振,穆斯堡尔谱,X-射线吸收谱,大分子晶体学,小角X-射线散射及衍射技术及其在生物、医学中的应用等。本书适于生物物理学、生物学及物理学中涉及生命科学的科研和教学人员以及大学高年级学生阅读。