時(shí)間：2022-05-14 17:06:53
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1.1SERS閃爍和擺動(dòng)
有文獻(xiàn)報(bào)道在單顆粒和納米聚集體上發(fā)現(xiàn)了不連續(xù)表面增強(qiáng)拉曼散射現(xiàn)象。典型的閃爍時(shí)間間隔從毫秒到秒不等。最近的研究發(fā)現(xiàn)SERS閃爍包括了熱激活和光誘導(dǎo)兩個(gè)部分。許多證據(jù)顯示這種SERS信號(hào)的波動(dòng)是由于熱激活分子在顆粒表面的擴(kuò)散而產(chǎn)生的。利用波長(zhǎng)分辨光譜進(jìn)而發(fā)現(xiàn)信號(hào)波動(dòng)來(lái)自增強(qiáng)拉曼散射，而不是光致發(fā)光或者瑞利散射。測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度包含了拉曼和背景信號(hào)在557–663nm的波段的總和。另一個(gè)重要的特征是SERS光譜包含了很強(qiáng)的背景信號(hào)。這種背景信號(hào)并不是R6G的熒光而是SERS的連續(xù)發(fā)射信號(hào)。在SERS閃爍的“Off”階段，光數(shù)量很少，這說(shuō)明SERS信號(hào)和背景信號(hào)是成正相關(guān)的，而且是同時(shí)波動(dòng)的。Michaels等發(fā)現(xiàn)SERS強(qiáng)度和背景信號(hào)隨時(shí)間成高度相關(guān)。大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)在0.1mW激光激發(fā)下，SERS閃爍的On-time大約是80ms。另一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)是SERS光譜擺動(dòng)現(xiàn)象，就是SERS信號(hào)會(huì)突然改變他們的頻率。這種現(xiàn)象首先由Nie和Emory報(bào)道。他們發(fā)現(xiàn)拉曼信號(hào)的頻率變化可以有10cm-1的改變。SERS光譜波動(dòng)的另一個(gè)來(lái)源是含碳基團(tuán)和其他光解化合物。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要把單分子SERS信號(hào)與污染分子的信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)。有研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境中的氧氣在SERS閃爍中扮演了重要的角色。在含氧環(huán)境中SERS閃爍的頻率很快，波動(dòng)的幅度更大。其它的理論和實(shí)驗(yàn)則認(rèn)為SERS閃爍來(lái)自于顆粒本身而不是吸附分子的擴(kuò)散，因?yàn)樵跓o(wú)吸附物的條件下如銀粉和氣相沉積銀膜，同樣觀察到了閃爍現(xiàn)象。
1.2SERS活性位點(diǎn)
一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是關(guān)于顆粒表面的活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。之前的研究發(fā)現(xiàn)SERS活性位點(diǎn)很可能是吸附原子、原子簇和顆粒尖端。這些位置可以通過(guò)共振電荷轉(zhuǎn)移和類似共振拉曼增強(qiáng)方式進(jìn)行化學(xué)增強(qiáng)。換句話說(shuō)，吸附分子和活性位點(diǎn)之間的耦合可以產(chǎn)生新的金屬配體或者配體金屬之間的電荷轉(zhuǎn)移，這種狀態(tài)可以用可見(jiàn)光激發(fā)。Hildebrandt等認(rèn)為SERS活性位點(diǎn)是高親和性結(jié)合位點(diǎn)。為了進(jìn)一步研究這些SERS活性位點(diǎn)，Doering等使用了一種整合流動(dòng)注射和光譜裝置來(lái)研究吸附分子被其他分子置換現(xiàn)象。在加入鹵化物之前，SERS光譜經(jīng)常包含很寬的背景和檸檬酸根的微弱信號(hào)，但是沒(méi)有R6G的信號(hào)。在加入鹵化物之后，他們發(fā)現(xiàn)R6G的SERS光譜很快替換了檸檬酸根的光譜，R6G的信號(hào)在10-30min中不斷增加。這種置換行為是連續(xù)的，最終SERS光譜被一種或吸附在活性位點(diǎn)的少量分子信號(hào)主導(dǎo)。這些結(jié)果也進(jìn)一步說(shuō)明，這些SERS活性位點(diǎn)最開(kāi)始是沒(méi)有活性的或者被檸檬酸根離子所占據(jù)。鹵離子在顆粒表面的吸附可以幫助R6G在顆粒表面的吸附，并且阻礙檸檬酸根離子在活性位點(diǎn)的吸附。
1.3化學(xué)激活和失活
研究SERS機(jī)制時(shí)面臨的一個(gè)重要困難是將化學(xué)增強(qiáng)因素從電磁效應(yīng)中分離出來(lái)。為了解決這一問(wèn)題，Doering等使用了整合流動(dòng)注射和超靈敏光學(xué)成像系統(tǒng)直接研究化學(xué)增強(qiáng)。他們的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中膠體銀顆粒被固定在微流動(dòng)裝置的玻璃表面，在固定顆粒表面加入化學(xué)試劑就可以實(shí)時(shí)觀察到單顆粒SERS信號(hào)。這種單顆粒原位表面等離子體散射研究發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后，單顆粒的電磁性質(zhì)并未改變。因此觀察到的SERS光譜變化應(yīng)該主要來(lái)自于化學(xué)增強(qiáng)。他們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明3種鹵粒子(Cl、Br和I)有顯著的SERS激活效應(yīng)，而其他離子，如檸檬酸根、硫酸根和氟化物則對(duì)單顆粒SERS信號(hào)幾乎無(wú)影響。然而，他們發(fā)現(xiàn)硫代硫酸根離子則會(huì)使SERS信號(hào)完全消失。在對(duì)顆粒處理鹵粒子和硫代硫酸根處理25min后，未產(chǎn)生任何表面等離子體散射的變化。因?yàn)楸砻娴入x子體散射可以用于測(cè)量單個(gè)和多個(gè)顆粒的電磁場(chǎng)性質(zhì)，因而他們認(rèn)為這種觀察到的激活/失活效應(yīng)主要來(lái)自于顆粒表面的原子尺度的改變，而不是大尺度的顆粒電磁場(chǎng)性質(zhì)改變。進(jìn)一步的波長(zhǎng)分辨實(shí)驗(yàn)表明，單顆粒等離子體散射可以引起散射光譜小的改變，但是這種小的位移不太可能引起電磁增強(qiáng)發(fā)生大的變化。事實(shí)上，之前的研究顯示表面等離子體光譜通常很寬，而單分子SERS與表面等離子體散射并不直接相關(guān)。
1.4單顆粒和多顆粒的SERS比較
為了比較單個(gè)顆粒和小聚集體之間的SERS活性，Khan等核實(shí)了SERS活性位點(diǎn)是否跟表面缺陷或者顆粒間隙有相關(guān)性。不過(guò)結(jié)果顯示，高SERS活性跟表面性質(zhì)沒(méi)有顯著相關(guān)性。另外，他們也發(fā)現(xiàn)有些固定的單顆粒與Dimers和Trimers的平均SERS強(qiáng)度相似，但這些信號(hào)強(qiáng)度比那些大聚集體的信號(hào)低3-4倍。但是單顆粒的SERS信號(hào)重復(fù)性更好，而且具有更窄的光閃爍時(shí)間間隔。盡管理論預(yù)測(cè)單個(gè)納米顆粒周圍的電磁場(chǎng)強(qiáng)度沒(méi)有兩個(gè)顆粒之間的Nano-gap的強(qiáng)，但每個(gè)顆?？梢晕酱罅康姆肿?。當(dāng)單個(gè)顆粒表面吸附了單層拉曼分子時(shí)，其SERS信號(hào)就達(dá)到最大值。當(dāng)分子定位在兩個(gè)靠近的納米金納米縫隙中時(shí)，可以使SERS信號(hào)得到極大增強(qiáng)。然而，事實(shí)上，很難制造出這種Dimer或Trimer，可以讓分析物非常精確地定位在Nano-gap里。并且，金屬納米顆粒是被周圍的電子云包圍，他們可以通過(guò)靜電排斥阻止其他顆?？拷＿@種靜電排斥可以被強(qiáng)電解質(zhì)減弱，但這樣經(jīng)常會(huì)引起不可控的顆粒聚集和沉淀。一個(gè)可行的辦法是加入高分子或表面活性劑提供空間位阻，因而阻止納米金的直接接觸。Chen等制備了Au@Ag的Dimer和Trimer結(jié)構(gòu)，他們發(fā)現(xiàn)dimer的SERS效果是單顆粒的16倍，而trimer是單顆粒的87倍。Lee近一步研究了Dimer之間的距離跟SERS效應(yīng)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Dimer之間的gap達(dá)到1nm以下時(shí)，增強(qiáng)因子可以達(dá)到1013。
2表面增強(qiáng)拉曼探針的制備
納米技術(shù)的發(fā)展給SERS技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了新的活力。第一代SERS探針是由Porter等制備，他們使用拉曼分子和定位配體在金屬納米顆粒上共吸附的方式。然而，這種方式的一個(gè)很大局限性就是這些納米探針由于沒(méi)有跟外界的環(huán)境隔絕，容易發(fā)生光譜變化和膠體聚集。為了解決這個(gè)問(wèn)題，許多實(shí)驗(yàn)室使用了各種各樣的包裹策略。聚二乙烯基包裹的SERS探針可以很好的保護(hù)探針，但對(duì)于生物偶聯(lián)需要二次修飾，并且這種微米級(jí)的尺寸不太適合做細(xì)胞內(nèi)的分子檢測(cè)。二氧化硅修飾的探針是在納米級(jí)的，也適合生物分子共組裝。這種核-殼結(jié)構(gòu)的SERS探針包含了3種關(guān)鍵組分：金屬核心用于光學(xué)增強(qiáng)，報(bào)告分子用于光譜分析，二氧化硅殼用于保護(hù)和生物偶聯(lián)。這種設(shè)計(jì)成為SERS探針生物分析應(yīng)用的基礎(chǔ)模式，并可免受外界環(huán)境的干擾。完整的二氧化硅包裹可以增強(qiáng)SERS探針在高電解質(zhì)下的穩(wěn)定性。但是一個(gè)缺點(diǎn)就是這種二氧化硅包裹的顆粒容易非特異吸附蛋白和細(xì)胞表面。二氧化硅包裹技術(shù)需要拉曼分子帶有巰基或者異硫氰酸酯用于表面吸附。Qian等設(shè)計(jì)了一種新的SERS探針可以解決以上面臨的問(wèn)題。PEG修飾的SERS探針由3個(gè)組分組成：60nm的檸檬酸保護(hù)的納米金，拉曼分子和PEG-SH(5000MW)（圖5）。UV-Vis吸收，TEM，DSL測(cè)量顯示在納米金溶液中加入MGITC后沒(méi)有明顯的聚集。加入少量的MGITC沒(méi)有改變納米金在533nm的等離子體共振峰，但假如SH-PEG后有1nm的紅移。PEG-SH保護(hù)的納米金顆粒具有很小的非特異性吸附和可忽略的細(xì)胞毒性。另外，使用不同修飾的PEG可以偶聯(lián)多種生物配體分子。PEG-SH修飾納米金顆?？梢允褂梅菐€基拉曼分子結(jié)合在納米金上，同時(shí)卻可以阻止溶液里的其他分子接近納米金表面。與二氧化硅包裹不同的是。PEG-SH包裹并不會(huì)將吸附的非巰基拉曼分子置換掉。根據(jù)對(duì)多種拉曼分子如CrystalViolet、NileBlue、BasicFuchsin和CrysylViolet關(guān)于Perchlorate的研究顯示，這些非巰基的染料跟PEG-SH可以很好的兼容。事實(shí)上，使用CrystalViolet的SERS探針可以穩(wěn)定超過(guò)11個(gè)月。研究中使用的染料都是帶正電荷的，并包含多個(gè)π鍵。這說(shuō)明很多種類的有機(jī)分子可以作為拉曼分子用于PEG-SH包裹的SERS探針。為了將SERS探針用于多元檢測(cè)和成像，需要篩選出不同的拉曼分子，由于拉曼分子拉曼峰有時(shí)會(huì)重疊，對(duì)多元檢測(cè)造成困難。Wang合成了一種有機(jī)物-納米金-量子點(diǎn)的復(fù)合納米SERS探針，這種探針可以進(jìn)行SERS和熒光的雙重生物標(biāo)記，進(jìn)而可以用于生物標(biāo)記物的生物條形碼分析，增強(qiáng)了多元檢測(cè)能力。
3表面增強(qiáng)拉曼在生物分析中的應(yīng)用
在過(guò)去的十幾年中，研究者在SERS用于超靈敏檢測(cè)生物分子方面投入了極大的興趣，如血紅蛋白、葡萄糖、腫瘤基因、病原體、生物毒素和病毒檢測(cè)。SERS是一種近場(chǎng)探針，對(duì)周圍的環(huán)境很敏感。幾個(gè)研究小組的成果表明如果在金屬納米顆?；蛘吆藲そY(jié)構(gòu)的顆粒表面修飾上pH敏感的SERS探針?lè)肿?，SERS可以作為一種pH納米探針用于細(xì)胞內(nèi)或者細(xì)胞外檢測(cè)?？傮w來(lái)說(shuō)，在SERS應(yīng)用方面現(xiàn)在有兩種類型的工作：第一種類型是使用單分子SERS用于單一分析物如DNA堿基對(duì)和單個(gè)血紅蛋白的指紋圖譜分析，這里，待分析分子被放置在單個(gè)顆粒的Hotspot位置或者是納米顆粒的聚集處；第二種類型是從納米顆粒表面覆蓋的單層分子上獲得的SERS圖譜，這種圖譜可以得到明確頻率和帶寬的宏觀數(shù)據(jù)。如果膠體納米粒子和分析物不受外界環(huán)境的影響，那么得到的SERS圖譜強(qiáng)度和重復(fù)性都是可控的。這種設(shè)計(jì)在復(fù)雜的細(xì)胞樣品或者全血分析中有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。
3.1生物標(biāo)記物檢測(cè)
Jin等以多種拉曼分子修飾的納米金為SERS探針設(shè)計(jì)了一種多元SERS檢測(cè)平臺(tái)。每種SERS探針對(duì)應(yīng)一種DNA檢測(cè)分子，并使用銀沉積增強(qiáng)SERS信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了多種DNA分子的同時(shí)檢測(cè)。Kang等設(shè)計(jì)了一種Particle-on-wire的SERS傳感器用于DNA的多元檢測(cè)。在納米線與納米顆粒之間形成的Nanogaps里Hotspots可以顯著增強(qiáng)SERS活性，實(shí)現(xiàn)了多種病毒DNA分子的檢測(cè)。Souza等最近的工作使用了SERS探針實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)特定生物分子的定位檢測(cè)。他們使用Au-噬菌體-咪唑復(fù)合物用于標(biāo)記溶液里的細(xì)胞。但是噬菌體本身有很高的SERS背景信號(hào)，降低了實(shí)驗(yàn)的信噪比，而且探針光譜容易發(fā)生變化。Huang等證明了抗體標(biāo)記的金納米棒作為癌細(xì)胞診斷探針，這種探針使用CTAB作為SERS的拉曼分子。他們將金納米棒修飾上聚苯乙烯磺酸鈉來(lái)穩(wěn)定溶膠體系，將納米棒的表面電荷從負(fù)電荷變成正電荷。Hu等將氰基團(tuán)偶聯(lián)在拉曼分子上以此來(lái)區(qū)分其他分子的振動(dòng)峰。Yu等將納米銀結(jié)合上熒光染料，可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞和組織的SERS和熒光的雙重成像。
3.2單細(xì)胞分子成像
偶聯(lián)生物分子的SERS納米探針已經(jīng)用于識(shí)別腫瘤細(xì)胞上的蛋白標(biāo)記物。對(duì)腫瘤細(xì)胞檢測(cè)來(lái)說(shuō)，可使用SH-PEG（~85%）和SH-PEG-COOH（~15%）的混合物來(lái)制備可定位納米金顆粒。雙修飾的PEG可以共價(jià)結(jié)合ScFv抗體上，ScFv抗體可以與表皮生長(zhǎng)因子特異性結(jié)合。人頭部和頸部腫瘤細(xì)胞(Tu686)都是EGFR陽(yáng)性的（每個(gè)細(xì)胞有個(gè)受體），可以用SERS方法檢測(cè)到。相反，人非小細(xì)胞肺癌則不表達(dá)EGF受體，不能顯示出SERS信號(hào)。人們使用一種近紅外染料(DTTC)用作光譜探針用于785nm的表面增強(qiáng)共振拉曼。這種共振增強(qiáng)不會(huì)引起光漂白，因?yàn)檫@種吸附染料將有效能量轉(zhuǎn)移到金屬顆粒而免于光降解。這種共振效應(yīng)可進(jìn)一步將SERS效果提高10–100倍。這種靈敏度足夠用于單個(gè)癌細(xì)胞的拉曼分析。EGFR是EGF抗體的特異靶標(biāo)，也是蛋白激酶療法的重要蛋白，因此單細(xì)胞SERS分析檢測(cè)EGFR對(duì)臨床診斷有重要意義。
3.3體內(nèi)腫瘤定位和檢測(cè)
為了確定在動(dòng)物組織中能否從PEG修飾的納米金顆粒上得到SERS圖譜，Qian等在活體動(dòng)物皮下組織和深層肌肉組織注入小量的SERS探針。結(jié)果表明可以同時(shí)在皮下組織和深層肌肉組織得到高度可辯SERS信號(hào)。盡管由體內(nèi)得到的信號(hào)強(qiáng)度減少了1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，但得到的SERS圖譜與體外的圖譜一致。由于實(shí)驗(yàn)的信噪比很高，可以估算對(duì)于體內(nèi)SERS腫瘤檢測(cè)可以探測(cè)的深度是1-2cm。為了實(shí)現(xiàn)體內(nèi)腫瘤定位和成像，偶聯(lián)了ScFv抗體的納米金顆粒通過(guò)尾靜脈注射進(jìn)入腫瘤小鼠體內(nèi)。使用785nm的激光照射了腫瘤和非腫瘤部位?？梢钥闯鲈谀[瘤部位可定位SERS探針與非可定位SERS探針的SERS圖譜有明顯的差距，然而對(duì)于非腫瘤區(qū)的SERS信號(hào)則很相似。結(jié)果說(shuō)明了ScFv抗體偶聯(lián)的納米金顆?？梢远ㄎ籈GFR陽(yáng)性的腫瘤組織中。時(shí)間分辨的SERS數(shù)據(jù)近一步表明了SERS探針在進(jìn)入小鼠體內(nèi)4-6h是逐漸積累的，并且大多數(shù)的探針保留在腫瘤組織超過(guò)了24h。在生物體系研究方面，SERS可以直接用于分析水相生物分子的結(jié)構(gòu)狀態(tài)研究且所需樣品用量少。將SERS技術(shù)用于生物研究的先驅(qū)是Koglin、Nabiev和Cotton等。此后，大量的研究工作證實(shí)了這一技術(shù)能夠解決生物化學(xué)，生物物理和分子生物學(xué)中的很多問(wèn)題，如蛋白質(zhì)，核酸及其組分等的分析與鑒別，生物分子的某些基團(tuán)與界面的相互作用研究，生物分子與金屬表面的鍵合方式等。
4結(jié)束語(yǔ)
1.1定量生理學(xué)課程簡(jiǎn)介
定量生理學(xué)是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的核心專業(yè)課程。該課程以物理學(xué)原理和數(shù)學(xué)方法學(xué)為基礎(chǔ)，從工程技術(shù)討論人體的生理過(guò)程，學(xué)習(xí)并掌握生物膜與生物膜電位原理和方法，進(jìn)一步學(xué)習(xí)并掌握基于電生理測(cè)量技術(shù)的原理以及相關(guān)技術(shù)，使學(xué)生建立起從基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)到實(shí)際生物醫(yī)學(xué)工程中有關(guān)生物電信號(hào)測(cè)量以及應(yīng)用之間的橋梁;并且能夠運(yùn)用物理學(xué)和數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)和方法論進(jìn)行多個(gè)層次和水平上探索生命現(xiàn)象及其規(guī)律性，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生理系統(tǒng)進(jìn)行定量分析的基本方法，培養(yǎng)跨越生命科學(xué)、計(jì)算科學(xué)、數(shù)理科學(xué)等不同領(lǐng)域的“大科學(xué)”素質(zhì)和意識(shí)，為今后選擇新興交叉學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行深造和工作奠定基礎(chǔ)。因此，該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)不僅重要而且要求極高。
1.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式改革
長(zhǎng)期以來(lái)，許多高等院校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重視不夠，重理論輕實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)觀念依然存在。由于不重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，資金投入相對(duì)不足，有些陳舊或損壞的儀器設(shè)備沒(méi)有及時(shí)更新，這無(wú)形中就影響了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣;而且傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)分強(qiáng)調(diào)教師的中心地位，學(xué)生的主動(dòng)性、探索性受到一定限制。許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與當(dāng)今飛速發(fā)展的前沿科學(xué)新理論、新技術(shù)嚴(yán)重脫節(jié)，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在很多問(wèn)題。而且傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最大弊病就是開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)往往只是一個(gè)“裝配”實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)的也只是一個(gè)裝配工，不能鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，創(chuàng)新更無(wú)從談起。實(shí)際上實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的工作是實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利完成的重要保障。實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的日常工作繁雜、瑣事多、重復(fù)性強(qiáng)，每天除了要為即將進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)完成大量的準(zhǔn)備工作外，還要做好實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)、修理、保管等工作。這些工作看似簡(jiǎn)單，但對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的要求也比較高，然而目前實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在職稱評(píng)定、進(jìn)修以及工作量待遇等方面明顯處于弱勢(shì)，不利于發(fā)揮實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的主觀能動(dòng)性。這兩方面因素嚴(yán)重影響了目前高等實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量及效果，因此現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)急需改革。為了解決上述傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)存在的兩個(gè)主要問(wèn)題，我們提出將科研創(chuàng)新引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，結(jié)合科研進(jìn)展不斷更新完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研創(chuàng)新相結(jié)合，使其更具有前瞻性和可持續(xù)發(fā)展性。一方面，我校的科研創(chuàng)新生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室注重開(kāi)放和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的建設(shè)，徹底改變“照方取藥”的被動(dòng)實(shí)驗(yàn)方式，采取“引、點(diǎn)、撥”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，讓學(xué)生自己提出需要解決的問(wèn)題、達(dá)到的目標(biāo)，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、大膽動(dòng)手，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，給學(xué)生充分施展個(gè)性的余地，從而達(dá)到彌補(bǔ)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足。另一方面，以教學(xué)科研型教師為實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要人員，構(gòu)建教學(xué)科研互動(dòng)基地，使其成為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、研究能力和創(chuàng)新能力的新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓學(xué)生在本科基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段能較早地開(kāi)展帶有課題研究性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，更多地接觸科研實(shí)踐，提高工作能力和科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。
1.3將科研創(chuàng)新引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)
隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，創(chuàng)新已成為時(shí)展的要求和社會(huì)進(jìn)步的動(dòng)力，而科研創(chuàng)新是創(chuàng)新的一個(gè)極為重要的方面。高校尤其是大量地方本科院校作為高等教育的主陣地，在本科生教學(xué)中將科研創(chuàng)新引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于培養(yǎng)本科生的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)精神;有利于培養(yǎng)本科生將理論與實(shí)踐相結(jié)合的意識(shí)和能力;有利于促進(jìn)師生的共同發(fā)展;有利于促進(jìn)地方本科院校加快學(xué)科和專業(yè)的建設(shè);有利于為地方培養(yǎng)大量的創(chuàng)新型人才，因而具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。借助于生物醫(yī)學(xué)高水平實(shí)驗(yàn)室，我們通過(guò)開(kāi)展綜合性實(shí)驗(yàn)、科研訓(xùn)練計(jì)劃、學(xué)科競(jìng)賽、課外科技活動(dòng)等方式，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的熱情，引導(dǎo)學(xué)生參與科研創(chuàng)新過(guò)程，為學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了一個(gè)重要平臺(tái)。
1.4開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)
在增加理論課綜合性實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，由于課程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的限制，學(xué)生能夠親自動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人才培養(yǎng)的要求，因此，我們開(kāi)設(shè)了“開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)”，這樣就起到了很好的補(bǔ)充作用。例如，“數(shù)字腦電圖儀的使用與EEG采集”“蛋白質(zhì)－核酸復(fù)合物氫鍵與范德華力作用位點(diǎn)分析”“腦電信號(hào)的Hurst指數(shù)研究”等多項(xiàng)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)。此外，我們一般從大二學(xué)生中選取有科研潛力的學(xué)生，開(kāi)展“本科生科學(xué)研究訓(xùn)練計(jì)劃”教學(xué)，如國(guó)家級(jí)“基于GIS的移動(dòng)生理信號(hào)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”“基于JSD的注意力腦電研究”“基于超臨界新技術(shù)的石墨烯功能化及生物傳感器應(yīng)用研究”。本科生在確定課題，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，將由指導(dǎo)教師對(duì)其直接負(fù)責(zé)。在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，會(huì)學(xué)習(xí)很多課堂上不教的東西，提高學(xué)生學(xué)習(xí)、科研的興趣、具備一定的科學(xué)思維和分析能力、激發(fā)對(duì)所學(xué)專業(yè)的興趣、堅(jiān)定從事相關(guān)工作的信心和決心，一些本科生發(fā)表或錄用了第一作者或并列第一作者SCI/EI刊源雜志論文多篇。在此基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生參加各種學(xué)科競(jìng)賽、科技創(chuàng)新等活動(dòng)。因?yàn)橛辛碎_(kāi)放實(shí)驗(yàn)及本科生科學(xué)研究訓(xùn)練計(jì)劃教學(xué)的推動(dòng)，我們學(xué)院的科研氛圍濃厚了許多。因此很多本科生有了要進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的要求，這樣本科生的日常學(xué)習(xí)變得充實(shí)，許多學(xué)生一有時(shí)間就去實(shí)驗(yàn)室看文獻(xiàn)做實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)中體會(huì)了科學(xué)研究的樂(lè)趣和魅力，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、創(chuàng)新、協(xié)作能力，對(duì)學(xué)習(xí)能力的提高、團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)、心理素質(zhì)的鍛煉有著不可替代的作用。這些都說(shuō)明依托科研創(chuàng)新生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力有較大的貢獻(xiàn)，對(duì)新時(shí)期的大學(xué)生培養(yǎng)意義重大。
2結(jié)束語(yǔ)
在當(dāng)前的大學(xué)教育中，實(shí)踐教學(xué)原本就是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，加上學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)的目的和重要性普遍認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致生產(chǎn)實(shí)多停留在參觀認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的階段。作為交叉學(xué)科的生物醫(yī)學(xué)工程，涉及的知識(shí)面非常廣，既有生物材料知識(shí)的學(xué)習(xí)，又涉及醫(yī)療電子、醫(yī)療器械等知識(shí)，在實(shí)習(xí)時(shí)很難找到既包括生物材料又涉及生產(chǎn)醫(yī)療器械如此對(duì)口的實(shí)習(xí)單位。因此，一個(gè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)往往需要在多個(gè)實(shí)習(xí)單位開(kāi)展。每個(gè)實(shí)習(xí)單位的實(shí)習(xí)時(shí)間都非常有限，學(xué)生走馬觀花地參觀了解，很難深入進(jìn)行，因此學(xué)生的積極性普遍不高。
2加強(qiáng)生產(chǎn)實(shí)習(xí)建設(shè)的探討
2.1實(shí)習(xí)模式的改革
現(xiàn)在的生產(chǎn)實(shí)多是直接將學(xué)生送到實(shí)習(xí)單位，由實(shí)習(xí)單位安排相關(guān)技術(shù)人員講解產(chǎn)品知識(shí)并帶領(lǐng)參觀生產(chǎn)過(guò)程。在此過(guò)程中，學(xué)生僅僅通過(guò)教師編制的實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)對(duì)實(shí)習(xí)單位及其產(chǎn)品有所了解，而對(duì)自己所學(xué)知識(shí)在這些產(chǎn)品中的應(yīng)用認(rèn)識(shí)不夠充分。針對(duì)這些情況，首先根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和實(shí)習(xí)基地的實(shí)際情況，聯(lián)合實(shí)習(xí)單位編寫(xiě)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)，并在實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)中，給出相應(yīng)的思考題，引導(dǎo)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐。其次在實(shí)習(xí)模式中，可考慮采取“校內(nèi)-企業(yè)”相結(jié)合的實(shí)習(xí)模式。[9]例如在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，涉及生物材料聚乳酸合成的生產(chǎn)?？煽紤]先在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展聚乳酸合成實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)聚乳酸的性能及合成原理有進(jìn)一步的了解；通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)生對(duì)聚乳酸合成的工藝流程有更清晰的認(rèn)識(shí)。完成校內(nèi)實(shí)驗(yàn)后，再去企業(yè)實(shí)習(xí)，就能夠更熟悉該產(chǎn)品的合成生產(chǎn)流程，可以有針對(duì)性地比較企業(yè)規(guī)?；a(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室合成的異同，這樣學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)更加熟悉，更能調(diào)動(dòng)其積極性，同時(shí)又使得實(shí)習(xí)更有針對(duì)性。
2.2實(shí)習(xí)基地的建設(shè)
在實(shí)習(xí)基地的建設(shè)方面，應(yīng)當(dāng)發(fā)揮學(xué)院的主導(dǎo)作用，以科研服務(wù)為切入點(diǎn)，幫助實(shí)習(xí)單位解決技術(shù)問(wèn)題，從而建立良好的合作關(guān)系，深化實(shí)習(xí)基地建設(shè)。除了與企業(yè)有科研項(xiàng)目的合作之外，還應(yīng)考慮充分利用高校的人才優(yōu)勢(shì)，為企業(yè)單位提供有關(guān)人員的進(jìn)修培訓(xùn)；另外還可聘請(qǐng)實(shí)習(xí)單位的技術(shù)人員作為學(xué)校的兼職講師，邀請(qǐng)實(shí)習(xí)單位的高級(jí)工程師到學(xué)校做專業(yè)講座，加強(qiáng)雙方的交流合作，激發(fā)學(xué)生實(shí)習(xí)的積極性以及動(dòng)手實(shí)踐操作的興趣。通過(guò)學(xué)院層面與實(shí)習(xí)單位簽訂實(shí)習(xí)協(xié)議，協(xié)商好實(shí)習(xí)時(shí)間、實(shí)習(xí)內(nèi)容以及其他實(shí)習(xí)相關(guān)事宜，避免實(shí)習(xí)時(shí)間不確定，實(shí)習(xí)內(nèi)容臨時(shí)改變或減少等情況的出現(xiàn)。同時(shí)可避免幾個(gè)實(shí)習(xí)單位出現(xiàn)時(shí)間沖突，便于按原定計(jì)劃進(jìn)行。另一方面，除了實(shí)習(xí)還可推薦安排學(xué)生去實(shí)習(xí)單位完成相關(guān)課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)。實(shí)習(xí)單位通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)了解學(xué)生的專業(yè)技能和性格特點(diǎn)，學(xué)生通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)熟悉企業(yè)單位的相關(guān)工作，對(duì)自己工作的定位能夠更加準(zhǔn)確，同時(shí)也拓寬了自己的就業(yè)渠道，達(dá)到實(shí)習(xí)畢業(yè)生就業(yè)及企業(yè)用人雙贏的效果。除了校外實(shí)習(xí)基地的建設(shè)，在條件成熟的情況下，學(xué)?？煽紤]建立校內(nèi)實(shí)習(xí)基地。一方面，校內(nèi)實(shí)習(xí)基地可更有針對(duì)性，與所學(xué)專業(yè)知識(shí)更加對(duì)口，學(xué)生在實(shí)習(xí)基地有更多的機(jī)會(huì)參與動(dòng)手實(shí)踐。另一方面，在實(shí)習(xí)時(shí)間的安排上，更便于協(xié)調(diào)分配，實(shí)習(xí)時(shí)間也能得到充分保障。同時(shí)專業(yè)的實(shí)習(xí)基地，還可為周圍甚至全國(guó)其他擁有同類專業(yè)的院校開(kāi)放，在提高了實(shí)習(xí)基地的利用率的同時(shí)，為院校之間的交流提供了機(jī)會(huì)和平臺(tái)。同時(shí)，實(shí)習(xí)基地還可考慮結(jié)合學(xué)校開(kāi)設(shè)的大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃(SRTP)、個(gè)性化實(shí)驗(yàn)以及工程實(shí)踐等項(xiàng)目開(kāi)展進(jìn)行，為更多的學(xué)生服務(wù)。
2.3實(shí)習(xí)成績(jī)的考核
在成績(jī)考核方面，實(shí)習(xí)開(kāi)始前、實(shí)習(xí)過(guò)程中以及實(shí)習(xí)結(jié)束后，對(duì)學(xué)生的成績(jī)考核也是提高生產(chǎn)實(shí)習(xí)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。加強(qiáng)實(shí)習(xí)質(zhì)量監(jiān)控，前期主要是檢查學(xué)生對(duì)實(shí)習(xí)的預(yù)習(xí)情況，可通過(guò)簡(jiǎn)單提問(wèn)及檢查預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)行；中期進(jìn)行檢查督促，檢查實(shí)習(xí)日志的填寫(xiě)及督促實(shí)習(xí)筆記的完成；后期檢查所撰寫(xiě)的實(shí)習(xí)報(bào)告及收獲體會(huì)。在實(shí)習(xí)過(guò)程中，除了帶隊(duì)教師根據(jù)學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)給予評(píng)定外，還可以考慮邀請(qǐng)實(shí)習(xí)單位的指導(dǎo)教師參與到實(shí)習(xí)成績(jī)的考評(píng)，嚴(yán)格把關(guān)，進(jìn)而提高實(shí)習(xí)質(zhì)量。
2.4實(shí)習(xí)帶隊(duì)教師的培養(yǎng)
實(shí)習(xí)帶隊(duì)教師是學(xué)生與實(shí)習(xí)單位的紐帶，穩(wěn)定、高素質(zhì)的實(shí)習(xí)帶隊(duì)教師是提高生產(chǎn)實(shí)習(xí)質(zhì)量的關(guān)鍵。在生產(chǎn)實(shí)習(xí)開(kāi)始前，帶隊(duì)教師應(yīng)先到實(shí)習(xí)單位，與實(shí)習(xí)單商定實(shí)習(xí)時(shí)間、實(shí)習(xí)內(nèi)容等具體事宜；在校內(nèi)，帶隊(duì)教師召開(kāi)實(shí)習(xí)動(dòng)員大會(huì)，并對(duì)實(shí)習(xí)中可能遇到的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)化講解；在實(shí)習(xí)過(guò)程中，實(shí)習(xí)帶隊(duì)教師主要是及時(shí)了解學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中遇到的困難和問(wèn)題，協(xié)助實(shí)習(xí)基地指導(dǎo)教師解答學(xué)生在實(shí)習(xí)過(guò)程中遇到的疑問(wèn)，合理安排實(shí)習(xí)進(jìn)度，保證實(shí)習(xí)順利完成。實(shí)習(xí)結(jié)束后，需要審閱實(shí)習(xí)報(bào)告，提交學(xué)生成績(jī)并對(duì)實(shí)習(xí)過(guò)程中存在及出現(xiàn)的問(wèn)題歸納總結(jié)，提出合理建議為下一屆實(shí)習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)。因此在整個(gè)過(guò)程中，帶隊(duì)實(shí)習(xí)教師是學(xué)生與實(shí)習(xí)單位之間的關(guān)鍵紐帶，起著非常重要的作用。而每一次的實(shí)習(xí)都因人、因時(shí)、因地而不同，存在很多不確定因素，特別需要經(jīng)驗(yàn)積累。因此，培養(yǎng)陣容穩(wěn)定、經(jīng)驗(yàn)豐富的實(shí)習(xí)帶隊(duì)教師，對(duì)提高實(shí)習(xí)質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。
3結(jié)束語(yǔ)
誰(shuí)都知道要做一個(gè)有自信的人，現(xiàn)在談這個(gè)問(wèn)題你們可能認(rèn)為有點(diǎn)多余，但不得不說(shuō)的是在你面對(duì)復(fù)雜的大型設(shè)備時(shí)，面對(duì)幾塊多層電路板一字排開(kāi)時(shí)，你可能會(huì)退怯，可能會(huì)放棄維修的念頭，但是你應(yīng)該堅(jiān)信，無(wú)論多么復(fù)雜的設(shè)備，都有解決的辦法。特別是年輕工程師剛進(jìn)醫(yī)院時(shí)信心很差，總覺(jué)得復(fù)雜的設(shè)備而且還是進(jìn)口的，無(wú)法解決，萬(wàn)一故障擴(kuò)大怎么辦?于是請(qǐng)廠家工程師上門來(lái)修，長(zhǎng)此以往，你就會(huì)變成一個(gè)只會(huì)聯(lián)系工程師的話務(wù)員，缺乏自己獨(dú)立的見(jiàn)解和思考。當(dāng)然你也應(yīng)該考慮到醫(yī)院的效益問(wèn)題，只有實(shí)在無(wú)法自主維修請(qǐng)教廠家。我認(rèn)為還是要保持一個(gè)自主維修的心態(tài)，這個(gè)心態(tài)的建立就需要———信心［3］。
2多涉獵不同類別的知識(shí)(技術(shù)專長(zhǎng)、學(xué)歷)
現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備都是高科技產(chǎn)物，涉及多門專業(yè)，這就使得維修及管理工作越來(lái)越復(fù)雜，專業(yè)要求越來(lái)越高，而工程師不可能分工分的那么細(xì)，這就要求醫(yī)學(xué)工程人員需要不斷更新、拓展知識(shí)面，一專多能。我這里的“一專多能”并不是鼓勵(lì)“萬(wàn)金油”，而是說(shuō)鉆研一種設(shè)備的同時(shí)需要掌握不同學(xué)科的知識(shí)。2014年我們申請(qǐng)了一個(gè)市級(jí)的課題———急救車供氧系統(tǒng)的改造，由于申報(bào)材料不是很充分，課題沒(méi)有被成功立項(xiàng)。回顧整個(gè)準(zhǔn)備過(guò)程，我覺(jué)得對(duì)我的整個(gè)團(tuán)隊(duì)，特別是對(duì)年輕人的鍛煉意義還是挺大的。這個(gè)過(guò)程涉及到各方面的知識(shí)，不僅要學(xué)電子電路，還要學(xué)機(jī)械、電機(jī)拖動(dòng)、液壓氣動(dòng)，甚至還要求精通單片機(jī)以及編程方面的知識(shí)。我是這方面的外行，我的主要任務(wù)就是去管理好這個(gè)團(tuán)隊(duì)讓他們各盡其責(zé)，但作為個(gè)人來(lái)說(shuō)我認(rèn)為獲得新知識(shí)是一件非常愉快的事情，我堅(jiān)信開(kāi)卷有益，所以我平時(shí)也看一下這方面的書(shū)籍，來(lái)充實(shí)自己?，F(xiàn)在的醫(yī)療設(shè)備更新速度之快，是我們始料不及的，作為年輕工程師更應(yīng)該多看一些書(shū)，掌握新知識(shí)，特別是提高計(jì)算機(jī)和英語(yǔ)水平，這樣才能讓你在面對(duì)復(fù)雜的醫(yī)療設(shè)備時(shí)順利完成“人機(jī)對(duì)話”。
3案例討論(經(jīng)歷、工作成績(jī))
關(guān)于這一點(diǎn)，我是從以前當(dāng)醫(yī)生每周的病例討論教學(xué)中以及參考相關(guān)資料總結(jié)出來(lái)的。有關(guān)研究證明，臨床病例討論在教學(xué)中能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于增強(qiáng)學(xué)生掌握技能的能力，有利于學(xué)生的創(chuàng)新能力，有利于學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的感知能力，在教學(xué)上能夠起到事半功倍的效果。鑒于此，在每周五下午，我們會(huì)組織醫(yī)學(xué)工程部的工程師開(kāi)個(gè)簡(jiǎn)短的例會(huì)，將這一周的維修工作情況做一個(gè)總結(jié)，也會(huì)討論各個(gè)工程師在這周中維修中所面的問(wèn)題以及解決辦法，將自己的心得體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)與同事交流。我們醫(yī)院每個(gè)工程師是按照科室分片區(qū)的，他們平時(shí)所遇到的工作就各不相同，工程師就不能全局的掌握全醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)備，沒(méi)有量的突破，局限性很明顯，所以開(kāi)展這樣的例會(huì)，能夠讓大家多了解不同的故障，有助于維修經(jīng)驗(yàn)的積累。
4總結(jié)
寧鄉(xiāng)豬的繁殖期長(zhǎng)，且繁育能力較強(qiáng)。公豬3月齡性成熟，5～6月齡可配種。母豬4月齡第一次，7～8月齡可配種，利用年限約8～10年。成年母豬的有效可達(dá)12只以上，每胎產(chǎn)活仔數(shù)8～12頭。
1.1種質(zhì)特性朱吉等［1］發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬經(jīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)條件的改善及飼養(yǎng)科學(xué)的適應(yīng)性變化，肢蹄臥系率降低92.2%，體尺體重性狀和繁殖性狀提高率分別達(dá)6.97%～27.67%、11.62%～17.44%，窩重提高率達(dá)26.91%～78.97%，特別是閹豬的生長(zhǎng)速度和胴體性能明顯提高。寧鄉(xiāng)豬母豬日增重表現(xiàn)為前期低、中期高、后期下降的生長(zhǎng)曲線，閹豬表現(xiàn)為前期高、中期低、后期回升的生長(zhǎng)曲線，閹豬和母豬都具有生長(zhǎng)肥育期日增重曲線的相似性。后備公豬的體重及體尺指標(biāo)不及同齡母豬，主要是性成熟過(guò)早所致。
1.2肥育性能Rorz指出，改變?nèi)占Z組成分與結(jié)構(gòu)可以減少3.2%～62%的氮排出。寧鄉(xiāng)豬與瘦肉型豬氮的消化利用能力存在差異，寧鄉(xiāng)豬12.91%蛋白質(zhì)日糧組具有較好的能氮平衡性。研究表明在寧鄉(xiāng)豬生長(zhǎng)肥育后期添加一定量的半胱胺可促進(jìn)生長(zhǎng)、提高胴體瘦肉率和改善豬肉品質(zhì)。寧鄉(xiāng)豬雜交組合具有較高的生長(zhǎng)速度和胴體品質(zhì)。寧鄉(xiāng)豬生長(zhǎng)肥育性能的可塑性較強(qiáng)，閹公豬的生長(zhǎng)肥育性能優(yōu)于母豬，優(yōu)化飼糧是提高其肥育性能的基礎(chǔ)。寧鄉(xiāng)豬肥育期日增重與膘厚、肥育率呈正相關(guān);胴體長(zhǎng)與胴體寬、后腿重與腿臀圍呈強(qiáng)正相關(guān)，與肥肉率呈弱正相關(guān)，與瘦肉率呈弱負(fù)相關(guān);眼肌面積與瘦肉率呈弱負(fù)相關(guān)，而與肥肉率呈弱正相關(guān)。最近研究表明由于寧鄉(xiāng)豬肥膘產(chǎn)量高，相對(duì)產(chǎn)值較低，所以55～85kg階段是寧鄉(xiāng)豬的最佳屠宰期。
1.3母豬營(yíng)養(yǎng)需要研究表明寧鄉(xiāng)豬母豬妊娠前期、妊娠后期和哺乳期能源分別為37%～39%、22%～24%和39%～41%，相應(yīng)的日攝食標(biāo)準(zhǔn)消化能分別為18.9MJ、27.0MJ和45.5MJ，粗蛋白質(zhì)分別為156g、242g、538g;提高母豬哺乳期采食量是節(jié)省能量、提高仔豬增重的重要途徑，補(bǔ)飼青料可提高母豬的飼料利用率。近期研究表明14%以上的日糧蛋白水平有利于促進(jìn)寧鄉(xiāng)豬母豬的生長(zhǎng)發(fā)育。
2生理、生化指標(biāo)
研究表明寧鄉(xiāng)豬白細(xì)胞總數(shù)、紅細(xì)胞體積、淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)及血小板均低于三元豬;甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白與血清甲狀腺素T3含量高于三元豬，血清甲狀腺素T4和胰高血糖素含量下限值低于、上限值高于三元豬，血清葡萄糖含量低于三元豬可能與胰島素含量高于、胰高血糖素低于三元豬有關(guān)。與近交系五指山小型豬、廣西巴馬豬和貴州小型豬等國(guó)內(nèi)小型豬相比，寧鄉(xiāng)豬的堿性磷酸酶、乳酸脫氫酶、低密度脂蛋白-膽固醇和總膽固醇較高，而γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、三酰甘油、肌酐和高密度脂蛋白-膽固醇較低;與杜洛克豬、長(zhǎng)白豬、大約克夏豬等國(guó)外引進(jìn)品種豬相比，寧鄉(xiāng)豬的丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、堿性磷酸酶、乳酸脫氫酶明顯較高，總膽固醇明顯較低，γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、總蛋白、白蛋白、尿素氮、葡萄糖相差不大［9］。郭潔平等［10］研究發(fā)現(xiàn)與長(zhǎng)白豬相比，寧鄉(xiāng)豬血清精氨酸、一氧化氮濃度較低，空腸前段和肝臟一氧化氮合成酶活性較高，腎臟中的一氧化氮合成酶活性最低，腸道和肝臟中N-乙酰谷氨酸合成酶mRNA表達(dá)水平最高。
3病理特性
研究發(fā)現(xiàn)豬流感(H3)誘發(fā)寧鄉(xiāng)豬高熱病病理變化主要在呼吸器官，表現(xiàn)為氣管、支氣管充血，肺腫大，小葉間質(zhì)增寬，肺尖葉有實(shí)質(zhì)病變，腸胃出現(xiàn)卡他炎癥、彌漫性出血。外來(lái)良種豬及其三元雜交、二元雜交生豬發(fā)病嚴(yán)重，死亡率高，寧鄉(xiāng)豬及其與外來(lái)良種豬的雜交后病癥狀較輕，治療也容易一些，有的生豬甚至不治而康復(fù)，死亡率也相對(duì)較低。
4肉質(zhì)性狀
寧鄉(xiāng)豬肌纖維纖細(xì)，紋理間脂肪分布豐富均勻，肉質(zhì)細(xì)嫩，肉味鮮美，是北京奧運(yùn)會(huì)唯一指定豬肉產(chǎn)品。根據(jù)營(yíng)養(yǎng)需要推薦飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)配制日糧，測(cè)定肌肉常規(guī)成分、氨基酸、脂肪酸和礦物元素，發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬肌肉內(nèi)脂肪為5.37%，風(fēng)味氨基酸高達(dá)220.5%，必需氨基酸高達(dá)122.4%，油酸(18:1)51.0%，亞油酸(18:2)7.74%，不飽和脂肪酸59.6%，是與深海魚(yú)油媲美的保健食品。寧鄉(xiāng)豬和三元豬鮮味氨基酸、必需氨基酸和氨基酸總量差異不顯著。目前開(kāi)展了寧鄉(xiāng)豬與商品瘦肉型豬生長(zhǎng)激素基因功能比較研究，王文策等選用了融合表達(dá)載體構(gòu)建寧鄉(xiāng)豬生長(zhǎng)激素的原核表達(dá)質(zhì)粒，成功構(gòu)建重組原核表達(dá)質(zhì)粒pET-GH。
5遺傳學(xué)特性
研究發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬二、四、六月齡時(shí)體重變異系數(shù)均在16.28%以上，體長(zhǎng)、胸圍、腿臀圍變異系數(shù)為5.66%～8.55%。寧鄉(xiāng)豬的體長(zhǎng)與胸圍的遺傳相關(guān)系數(shù)為0.43，表型相關(guān)系數(shù)為0.74，這與寧鄉(xiāng)豬屬于脂防型豬種、具有邊長(zhǎng)邊肥的特點(diǎn)有關(guān)。寧鄉(xiāng)豬頭長(zhǎng)、額寬、腿臀圍、體高具有高遺傳力，頭長(zhǎng)、額寬表型變量受環(huán)境偏差的影響較小。寧鄉(xiāng)豬的變異系數(shù)較小，產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、初生重、泌乳力、斷奶重等性狀的變異系數(shù)較大。寧鄉(xiāng)豬毛色是品種特征和遺傳穩(wěn)定性的標(biāo)志;與瘦肉量相關(guān)系數(shù)最高的是后腿重。研究發(fā)現(xiàn)TLR6基因片段MspI酶切位點(diǎn)的兩種等位基因T/C的頻率分別為0.186/0.814，TT基因型個(gè)體顯著影響4月齡體質(zhì)量性狀，TT基因型4月齡體質(zhì)量比CC型高25.92%;TT基因型個(gè)體顯著影響45日齡體質(zhì)量、6月齡體質(zhì)量、體長(zhǎng)和胸圍性狀，TT基因型45日齡體質(zhì)量比CC型高12.46%，結(jié)果提示寧鄉(xiāng)豬TLR6基因不同基因型對(duì)生長(zhǎng)性狀有著重要的影響，是寧鄉(xiāng)豬育種應(yīng)用中的一個(gè)潛在遺傳標(biāo)記［15］。
6實(shí)驗(yàn)寧鄉(xiāng)豬在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用
6.1實(shí)驗(yàn)寧鄉(xiāng)豬應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究的優(yōu)點(diǎn)研究顯示靈長(zhǎng)類、犬、貓等在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中受到倫理限制，而豬被認(rèn)為是研究人類疾病最合適的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。既經(jīng)濟(jì)實(shí)用，又克服了同種器官的短缺。豬心血管系統(tǒng)的解剖、生理特征和對(duì)致動(dòng)脈粥樣硬化食物的反應(yīng)與人類高度一致，成為心血管疾病研究的標(biāo)準(zhǔn)模型動(dòng)物;豬腎臟的解剖和生理功能幾乎是人類的復(fù)制品;豬也是皮膚和整形外科手術(shù)、皮膚燒傷等較理想的模型動(dòng)物;小型豬還是皮膚黑色素瘤研究的首選實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。剛出生的或剖腹產(chǎn)得到的仔豬，是進(jìn)行抗原抗體反應(yīng)很好的模型動(dòng)物，小型豬也是人類異種移植理想的組織、器官來(lái)源，可作為異種移植排斥反應(yīng)的模型。
6.2實(shí)驗(yàn)寧鄉(xiāng)豬在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用最近研究發(fā)現(xiàn)原代寧鄉(xiāng)豬與其第一代仔豬13項(xiàng)血液生理指標(biāo)如白細(xì)胞、紅細(xì)胞、血紅蛋白、紅細(xì)胞積壓及部分血液生化指標(biāo)如總膽紅素、尿素氮、總蛋白等有顯著性差異，為寧鄉(xiāng)豬實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究提供了參考數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬與人N-乙酰谷氨酸合成酶氨基酸序列同源性高達(dá)93.2%，與小鼠同源性達(dá)90.76%，為內(nèi)源性精氨酸的營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)提供一個(gè)新的途徑。趙拴平等發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬的總蛋白、三酰甘油、尿素氮、葡萄糖等血液生化指標(biāo)都處于人參考值范圍內(nèi)，堿性磷酸酶、總膽固醇均高于人參考值范圍。耿梅梅等還發(fā)現(xiàn)，門靜脈灌注葡萄糖可使寧鄉(xiāng)豬血糖短期升高，白蛋白、低密度脂蛋白及α-淀粉酶活性下降，經(jīng)機(jī)體代謝，上述指標(biāo)逐漸恢復(fù)，但尿素氮、高密度脂蛋白、堿性磷酸酶和乳酸脫氫酶的活性基本無(wú)變化。研究還發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬與瘦肉型豬相比有不同的代謝，包括脂肪生成、脂質(zhì)過(guò)氧化、能源利用和分區(qū)、蛋白質(zhì)和氨基酸代謝、胃腸道微生物的發(fā)酵，肥胖寧鄉(xiāng)豬可能是兒童肥胖研究的有用模型，也可能是研究動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病有利模型。寧鄉(xiāng)豬完整線粒體基因組序列為有關(guān)遺傳機(jī)制的進(jìn)一步研究提供重要數(shù)據(jù)，但研究還表明寧鄉(xiāng)豬可能不宜作為異種移植的適當(dāng)供體。
7展望
1.1生長(zhǎng)與繁殖特性
寧鄉(xiāng)豬的繁殖期長(zhǎng)，且繁育能力較強(qiáng)。公豬3月齡性成熟，5～6月齡可配種。母豬4月齡第一次，7～8月齡可配種，利用年限約8～10年。成年母豬的有效可達(dá)12只以上，每胎產(chǎn)活仔數(shù)8～12頭。
1.1.1種質(zhì)特性朱吉等［1］發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬經(jīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)條件的改善及飼養(yǎng)科學(xué)的適應(yīng)性變化，肢蹄臥系率降低92.2%，體尺體重性狀和繁殖性狀提高率分別達(dá)6.97%～27.67%、11.62%～17.44%，窩重提高率達(dá)26.91%～78.97%，特別是閹豬的生長(zhǎng)速度和胴體性能明顯提高。寧鄉(xiāng)豬母豬日增重表現(xiàn)為前期低、中期高、后期下降的生長(zhǎng)曲線，閹豬表現(xiàn)為前期高、中期低、后期回升的生長(zhǎng)曲線，閹豬和母豬都具有生長(zhǎng)肥育期日增重曲線的相似性。后備公豬的體重及體尺指標(biāo)不及同齡母豬，主要是性成熟過(guò)早所致。
1.1.2肥育性能Rorz指出，改變?nèi)占Z組成分與結(jié)構(gòu)可以減少3.2%～62%的氮排出。寧鄉(xiāng)豬與瘦肉型豬氮的消化利用能力存在差異，寧鄉(xiāng)豬12.91%蛋白質(zhì)日糧組具有較好的能氮平衡性。研究表明在寧鄉(xiāng)豬生長(zhǎng)肥育后期添加一定量的半胱胺可促進(jìn)生長(zhǎng)、提高胴體瘦肉率和改善豬肉品質(zhì)。寧鄉(xiāng)豬雜交組合具有較高的生長(zhǎng)速度和胴體品質(zhì)。寧鄉(xiāng)豬生長(zhǎng)肥育性能的可塑性較強(qiáng)，閹公豬的生長(zhǎng)肥育性能優(yōu)于母豬，優(yōu)化飼糧是提高其肥育性能的基礎(chǔ)。寧鄉(xiāng)豬肥育期日增重與膘厚、肥育率呈正相關(guān);胴體長(zhǎng)與胴體寬、后腿重與腿臀圍呈強(qiáng)正相關(guān)，與肥肉率呈弱正相關(guān)，與瘦肉率呈弱負(fù)相關(guān);眼肌面積與瘦肉率呈弱負(fù)相關(guān)，而與肥肉率呈弱正相關(guān)。最近研究表明由于寧鄉(xiāng)豬肥膘產(chǎn)量高，相對(duì)產(chǎn)值較低，所以55～85kg階段是寧鄉(xiāng)豬的最佳屠宰期。
1.1.3母豬營(yíng)養(yǎng)需要研究表明寧鄉(xiāng)豬母豬妊娠前期、妊娠后期和哺乳期能源分別為37%～39%、22%～24%和39%～41%，相應(yīng)的日攝食標(biāo)準(zhǔn)消化能分別為18.9MJ、27.0MJ和45.5MJ，粗蛋白質(zhì)分別為156g、242g、538g;提高母豬哺乳期采食量是節(jié)省能量、提高仔豬增重的重要途徑，補(bǔ)飼青料可提高母豬的飼料利用率。近期研究表明14%以上的日糧蛋白水平有利于促進(jìn)寧鄉(xiāng)豬母豬的生長(zhǎng)發(fā)育［7］。
1.2生理、生化指標(biāo)研究表明寧鄉(xiāng)豬白細(xì)胞總數(shù)、紅細(xì)胞體積、淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)及血小板均低于三元豬;甘油三酯、總膽固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白與血清甲狀腺素T3含量高于三元豬，血清甲狀腺素T4和胰高血糖素含量下限值低于、上限值高于三元豬，血清葡萄糖含量低于三元豬可能與胰島素含量高于、胰高血糖素低于三元豬有關(guān)。與近交系五指山小型豬、廣西巴馬豬和貴州小型豬等國(guó)內(nèi)小型豬相比，寧鄉(xiāng)豬的堿性磷酸酶、乳酸脫氫酶、低密度脂蛋白-膽固醇和總膽固醇較高，而γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、三酰甘油、肌酐和高密度脂蛋白-膽固醇較低;與杜洛克豬、長(zhǎng)白豬、大約克夏豬等國(guó)外引進(jìn)品種豬相比，寧鄉(xiāng)豬的丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、堿性磷酸酶、乳酸脫氫酶明顯較高，總膽固醇明顯較低，γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、總蛋白、白蛋白、尿素氮、葡萄糖相差不大［9］。郭潔平等［10］研究發(fā)現(xiàn)與長(zhǎng)白豬相比，寧鄉(xiāng)豬血清精氨酸、一氧化氮濃度較低，空腸前段和肝臟一氧化氮合成酶活性較高，腎臟中的一氧化氮合成酶活性最低，腸道和肝臟中N-乙酰谷氨酸合成酶mRNA表達(dá)水平最高。
1.3病理特性研究發(fā)現(xiàn)豬流感(H3)誘發(fā)寧鄉(xiāng)豬高熱病病理變化主要在呼吸器官，表現(xiàn)為氣管、支氣管充血，肺腫大，小葉間質(zhì)增寬，肺尖葉有實(shí)質(zhì)病變，腸胃出現(xiàn)卡他炎癥、彌漫性出血。外來(lái)良種豬及其三元雜交、二元雜交生豬發(fā)病嚴(yán)重，死亡率高，寧鄉(xiāng)豬及其與外來(lái)良種豬的雜交后病癥狀較輕，治療也容易一些，有的生豬甚至不治而康復(fù)，死亡率也相對(duì)較低［12］。
1.4肉質(zhì)性狀寧鄉(xiāng)豬肌纖維纖細(xì)，紋理間脂肪分布豐富均勻，肉質(zhì)細(xì)嫩，肉味鮮美，是北京奧運(yùn)會(huì)唯一指定豬肉產(chǎn)品。根據(jù)營(yíng)養(yǎng)需要推薦飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)配制日糧，測(cè)定肌肉常規(guī)成分、氨基酸、脂肪酸和礦物元素，發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬肌肉內(nèi)脂肪為5.37%，風(fēng)味氨基酸高達(dá)220.5%，必需氨基酸高達(dá)122.4%，油酸(18:1)51.0%，亞油酸(18:2)7.74%，不飽和脂肪酸59.6%，是與深海魚(yú)油媲美的保健食品。寧鄉(xiāng)豬和三元豬鮮味氨基酸、必需氨基酸和氨基酸總量差異不顯著［1，13］。目前開(kāi)展了寧鄉(xiāng)豬與商品瘦肉型豬生長(zhǎng)激素基因功能比較研究，王文策等選用了融合表達(dá)載體構(gòu)建寧鄉(xiāng)豬生長(zhǎng)激素的原核表達(dá)質(zhì)粒，成功構(gòu)建重組原核表達(dá)質(zhì)粒pET-GH。
1.5遺傳學(xué)特性研究發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬二、四、六月齡時(shí)體重變異系數(shù)均在16.28%以上，體長(zhǎng)、胸圍、腿臀圍變異系數(shù)為5.66%～8.55%。寧鄉(xiāng)豬的體長(zhǎng)與胸圍的遺傳相關(guān)系數(shù)為0.43，表型相關(guān)系數(shù)為0.74，這與寧鄉(xiāng)豬屬于脂防型豬種、具有邊長(zhǎng)邊肥的特點(diǎn)有關(guān)。寧鄉(xiāng)豬頭長(zhǎng)、額寬、腿臀圍、體高具有高遺傳力，頭長(zhǎng)、額寬表型變量受環(huán)境偏差的影響較小。寧鄉(xiāng)豬的變異系數(shù)較小，產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、初生重、泌乳力、斷奶重等性狀的變異系數(shù)較大。寧鄉(xiāng)豬毛色是品種特征和遺傳穩(wěn)定性的標(biāo)志;與瘦肉量相關(guān)系數(shù)最高的是后腿重。研究發(fā)現(xiàn)TLR6基因片段MspI酶切位點(diǎn)的兩種等位基因T/C的頻率分別為0.186/0.814，TT基因型個(gè)體顯著影響4月齡體質(zhì)量性狀，TT基因型4月齡體質(zhì)量比CC型高25.92%;TT基因型個(gè)體顯著影響45日齡體質(zhì)量、6月齡體質(zhì)量、體長(zhǎng)和胸圍性狀，TT基因型45日齡體質(zhì)量比CC型高12.46%，結(jié)果提示寧鄉(xiāng)豬TLR6基因不同基因型對(duì)生長(zhǎng)性狀有著重要的影響，是寧鄉(xiāng)豬育種應(yīng)用中的一個(gè)潛在遺傳標(biāo)記。
2實(shí)驗(yàn)寧鄉(xiāng)豬在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用
2.1實(shí)驗(yàn)寧鄉(xiāng)豬應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究的優(yōu)點(diǎn)研究顯示靈長(zhǎng)類、犬、貓等在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中受到倫理限制，而豬被認(rèn)為是研究人類疾病最合適的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。既經(jīng)濟(jì)實(shí)用，又克服了同種器官的短缺。豬心血管系統(tǒng)的解剖、生理特征和對(duì)致動(dòng)脈粥樣硬化食物的反應(yīng)與人類高度一致，成為心血管疾病研究的標(biāo)準(zhǔn)模型動(dòng)物;豬腎臟的解剖和生理功能幾乎是人類的復(fù)制品;豬也是皮膚和整形外科手術(shù)、皮膚燒傷等較理想的模型動(dòng)物;小型豬還是皮膚黑色素瘤研究的首選實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。剛出生的或剖腹產(chǎn)得到的仔豬，是進(jìn)行抗原抗體反應(yīng)很好的模型動(dòng)物，小型豬也是人類異種移植理想的組織、器官來(lái)源，可作為異種移植排斥反應(yīng)的模型。
2.2實(shí)驗(yàn)寧鄉(xiāng)豬在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用最近研究發(fā)現(xiàn)原代寧鄉(xiāng)豬與其第一代仔豬13項(xiàng)血液生理指標(biāo)如白細(xì)胞、紅細(xì)胞、血紅蛋白、紅細(xì)胞積壓及部分血液生化指標(biāo)如總膽紅素、尿素氮、總蛋白等有顯著性差異，為寧鄉(xiāng)豬實(shí)驗(yàn)動(dòng)物化研究提供了參考數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬與人N-乙酰谷氨酸合成酶氨基酸序列同源性高達(dá)93.2%，與小鼠同源性達(dá)90.76%，為內(nèi)源性精氨酸的營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)提供一個(gè)新的途徑。趙拴平等發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬的總蛋白、三酰甘油、尿素氮、葡萄糖等血液生化指標(biāo)都處于人參考值范圍內(nèi)，堿性磷酸酶、總膽固醇均高于人參考值范圍。耿梅梅等還發(fā)現(xiàn)，門靜脈灌注葡萄糖可使寧鄉(xiāng)豬血糖短期升高，白蛋白、低密度脂蛋白及α-淀粉酶活性下降，經(jīng)機(jī)體代謝，上述指標(biāo)逐漸恢復(fù)，但尿素氮、高密度脂蛋白、堿性磷酸酶和乳酸脫氫酶的活性基本無(wú)變化。研究還發(fā)現(xiàn)寧鄉(xiāng)豬與瘦肉型豬相比有不同的代謝，包括脂肪生成、脂質(zhì)過(guò)氧化、能源利用和分區(qū)、蛋白質(zhì)和氨基酸代謝、胃腸道微生物的發(fā)酵，肥胖寧鄉(xiāng)豬可能是兒童肥胖研究的有用模型，也可能是研究動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病有利模型。寧鄉(xiāng)豬完整線粒體基因組序列為有關(guān)遺傳機(jī)制的進(jìn)一步研究提供重要數(shù)據(jù)，但研究還表明寧鄉(xiāng)豬可能不宜作為異種移植的適當(dāng)供體。
3展望
由于不同的生物組織對(duì)激光的吸收系數(shù)不同，因而他們吸收的光能量大小也不同。在均勻的入射光照射下，不同的生物組織產(chǎn)生的光聲信號(hào)的強(qiáng)度也是不一樣的。這些信號(hào)是生物組織內(nèi)部信息的反映，包含著生物組織內(nèi)部的成分、結(jié)構(gòu)等信息，基于生物組織內(nèi)部的光學(xué)吸收系數(shù)分布，就可以獲得組織內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)、病理信息等。通過(guò)一定的方法對(duì)光聲信號(hào)進(jìn)行采集、處理，并重建出組織結(jié)構(gòu)圖形，結(jié)合生物組織中光學(xué)吸收系數(shù)的分布，可以定量分析組織結(jié)構(gòu)的變化情況，即對(duì)生物組織進(jìn)行功能成像，反映了組織內(nèi)部微小的病變、血紅蛋白濃度、血氧濃度等重要參數(shù)。
2基于非聚焦單陣元探測(cè)器的光聲成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)
光聲斷層成像系統(tǒng)采用非聚焦激光照射樣品，并采用非聚焦超聲換能器檢測(cè)被樣品照射區(qū)域周圍的光聲信號(hào)，從檢到的光聲信號(hào)，反演出成像區(qū)域生物組織的光吸收系數(shù)的空間分布，并且由此繪制組織被照射區(qū)域的光聲圖像。一般在光聲斷層成像的實(shí)驗(yàn)研究中，為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)的復(fù)雜程，減少實(shí)驗(yàn)成本，提高實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性，往往采用一個(gè)超聲換能器對(duì)生物組織進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描。
美國(guó)圣路易斯華盛頓大學(xué)的LiHongVWang在2003年時(shí)帶領(lǐng)研究小組利用非聚焦的單陣元超聲換能器對(duì)小鼠大腦進(jìn)行光聲斷層成像，實(shí)現(xiàn)了對(duì)老鼠大腦皮層的高對(duì)比度成像，對(duì)大鼠腦部進(jìn)行光聲斷層成像，血管成像結(jié)果與腦部解剖結(jié)果十分吻合。隨后各式各樣的單探頭掃描實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用于小鼠的腫瘤生長(zhǎng)、血管變化和關(guān)節(jié)成像。使用單陣元非聚焦超聲換能器采集光聲信號(hào)，對(duì)于每次采集到的距離換能器不同半徑弧的光聲信號(hào)光聲信號(hào)，需對(duì)其求積分。因此不能采集單一方向的光聲信號(hào)，需要圍繞生物組織旋轉(zhuǎn)換能器，采集樣品各個(gè)方向的光聲信號(hào)，最終通過(guò)數(shù)值計(jì)算模擬出光聲圖像。該實(shí)驗(yàn)裝置由于只需一個(gè)超聲換能器，信號(hào)采集電路比較簡(jiǎn)單，成本較低。但由于加入了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)超聲換能器，實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)變得相對(duì)復(fù)雜，采集數(shù)據(jù)時(shí)間稍長(zhǎng)，而且引入了機(jī)械振動(dòng)誤差，成像結(jié)果受機(jī)械硬件影響較大。于是發(fā)展出陣列圓形掃描系統(tǒng)，采用這種方式的系統(tǒng)采集多個(gè)通道的光聲數(shù)據(jù)。可以有效地減少信號(hào)采集時(shí)間，因此這種采集方式被大多數(shù)實(shí)驗(yàn)者采用。LihongV•Wang等首次用512個(gè)陣列的環(huán)形探頭實(shí)現(xiàn)了高分辨率的大腦血管實(shí)時(shí)成像，并對(duì)小鼠腦中的光聲造影劑進(jìn)行了監(jiān)控。V•Ntzi－achristos等也用64個(gè)陣元組成180°圓弧對(duì)小老鼠的腹部、胸部和心臟進(jìn)成像，它的動(dòng)態(tài)圖像幀頻能達(dá)到10Hz。
3結(jié)束語(yǔ)
