GE超高分辨活细胞成像系统 利用活细胞成像工作站进行细胞和基因的功能研究，是生物医学研究的最新趋势。固定细胞观察仅能提供固定瞬间细胞的静态信息，无法反映细胞在正常生理生化条件下的状态。活细胞观察，对处于正常生理状况下的细胞进行全程扫描和记录，获得其连续、全面、动态过程由于其显示的正常细胞动态的活动过程，很容易发现和确定细胞间相互作用和信号传导的过程，以及在活细胞水平上的生物分子间的相互作用，不仅可以解决长期以来悬而未解的问题，更为未来的研究提出新的问题，指出新的方向。 一、活细胞成像系统原理 目前主流的活细胞成像系统从原理上可以分为两大类： 基于宽场反卷积技术 基于共聚焦技术 两种技术作为目前最流行的活细胞成像技术，均可以实现在维持细胞存活的情况下，快速获取单一焦平面的信号，在具体性能上则各有擅长。 宽场反卷积技术 对光线进行反卷积运算是光学成像领域的成熟技术，最早由美国国家航空航天局开发并成为观察微弱天体信号的标准技术。去卷积和共聚焦技术是光学显微镜领域获得单一焦平面光线的两大主流技术(J.M.Murray, live cell imaging, 2010)。通过将非焦平面的光线还原至焦平面上，大大提高了样品信号的强度以及图像的信噪比。由于去卷积技术设计到大量的后期运算，因此在高性能计算机发明以前，一直受制于运算能力，没有得到大规模的推广。随着近年来计算机性能的大幅提升和价格的下降，去卷积技术逐渐成为光学显微镜的主流技术。一个点光源经过显微镜的光路，由于镜片对光线的衍射和散射，最终呈现在观察者面前的是一个模糊的点，所以点光源变成模糊的点的过程即为卷积。反卷积就是把模糊的点还原成点光源的过程。 以API 公司的DeltaVision系统为例，其反卷积过程经历以下几步： 1)首先通过无数的计算和实验，得到点光源经过显微镜物镜后变模糊的规律，建立模型。 2)选择完美的物镜，保证样品信号经过物镜后变模糊的规律符合步骤一中得到的模型。 3)将通过显微镜光路的所有的光信号进行收集，因为点光源经过显微镜光路后会变成一个空 间中的倒圆锥形，所以在收集信号的时候需要很准确的记录信号的Z 轴信息。 4)对收集到的所有光信号按照步骤一中的模型进行还原，最终将模糊的点还原成清晰的点， 客观反映它在空间的位置和强度。 目前去卷积技术越来越广泛地应用于生物学图像的研究中。 共聚焦技术 共聚焦显微镜它采用点光源(point lightsource) 照射标本,在焦平面上形成了一个轮廓分明 的小的光点(light spot ) ,该点被照射后发出的荧光被物镜收集,并沿原照射光路回送到探测器。探测器前方有一个针孔(pinhole) ,几何尺寸可调。这样,来自焦平面的光,可以会聚在探 测针孔范围之内,而其它来自焦平面上方或下方的散射光,都被挡在探测针孔之外而不能成象。 光束扫描器又分为单光束、多光束或狭缝扫描器几种。其中单光束扫描获得的图像质量最好, 狭缝扫描器虽然产生图像的速率很高(可达实时水平) ,但其图像信噪比低于单光束扫描,这是 因为从狭缝长轴来的漫射光不能被有效遮挡。多光束扫描如碟片式共聚焦是由电动马达驱动
为活细胞研究设计光学显微系统时，首要考虑的是检测器的敏感度（对信号乃至噪音的检测），图像获取的速度，以及在此基础上标本的可行性。对于固定细胞的成像，曝光时间及光强度相对来说都很高，这时可能会造成光漂白；然而对于活细胞成像，上述光的影响必须去除。几乎在所有情况下，活细胞显微镜都会在尽可能高的图像质量与尽可能好的细胞活性之间取得一个平衡。对于此类实验，时间及空间上的分辨率需要设定在能满足实验要求的水平上，而不是给予过度的光照或设定过多采样时间点。 基本上,一个理想的活细胞成像系统必需有足够的敏感度，来满足在弱荧光条件下仍能得到高图片质量；同时，系统也必需足够快，以记录整个动态过程。另外，这个系统还需要有足够高的分辨率以捕捉样品细节，并且能够准确的实时测量每个微小的光强变化。然而不幸的是，要改善上述的任意一条都需建立在牺牲其它性能的基础上。因此现在还不能够设计出一个可以满足所有要求的活细胞成像体系。研究人员现在只能在尽量减低不重要的信息的遗失的同时，尽可能的获得最优的重要参数。这样，显微镜的配置最终取决于成像的要求，对于样品在实验期间活性的要求，进行标记的难度水平，以及仪器的可用性等实际因素。 如图一（Figure 1）所示为一台倒置研究级显微镜，它配有四个相机接口，并可满足对培养的组织的研究。在四个接口上分别配有四个不同的相机，每一个都用来获取不同的图像。在大多数情况下，这种显微镜的分光设计是100％进入相机或以80：20的比例同时分配给相机和目镜。在弱光成像时，研究人员必需确保将最敏感的相机接在100％分光口上。在图一中，彩色CCD（Full color CCD）接在显微镜的底部（a），它从物镜接受的光信号不经过棱镜或反光镜的反射。这样的相机通常用来进行多色荧光或明场拍摄。显微镜右侧连接高效的电子倍增电荷偶联设备（Electron Multiplying Charge Coupled Device，EMCCD）（b），它通常用来检测极弱的荧光信号。接在显微镜左侧的相机（c）配有一个高量子效应的感应器，可以感应700－1000nm 波长范围内的光，所以这个相机可以用来进行微分干涉相称（differential interference contrast，DIC）观察方法下厚标本的红外线照明成像。最后，对于高分辨率的单色荧光成像，如全内反射荧光或其它荧光技术，图一中的显微镜在前部（d）
转化医学着眼于将生物医学基础研究和解决临床问题结合起来，将基础研究的成果转化为疾病预防、诊断、治疗及预后评估的新手段，已经逐步成为了医学界关注的热点之一。细胞水平的研究，是转化医学研究的重要方向，而一些创新性技术手段在细胞研究领域的应用，正加速转化医学研究在细胞水平的进展。活细胞成像和超高分辨率成像技术，作为细胞水平研究的重要手段，也为转化医学的发展注入了新的活力。通过活细胞成像技术，对细胞内的蛋白的表达、细胞器的运动等动态过程进行长期动态观察，可为疾病诊断、新药开发提供更多的线索。以下就对几个典型的活细胞成像应用于转化医学中的实例进行介绍： 自噬在黑色素瘤治疗中的研究 细胞内的基本上所有的细胞器都通过自噬途径得到降解。一些重要的疾病如阿兹海默综合征、动脉粥样硬化都伴随着自噬途径的缺陷，因此一些自噬途径的重要调控因子已经成为最近医学研究和药物开发的热点。 化合物polyinosine-polycytidylic acid可以诱导黑色素瘤细
胞内的自噬途径激活。在加入polyinosine-polycytidylic acid后，细胞内很短时间内就可以看到自噬体标记蛋白LC3在细胞内出现，并伴随着细胞的凋亡。（Targeted activation of innate immunity for therapeutic induction of autophagy and apoptosis in melanoma cells. Cancer Cell, 16, 103-114.） 特异性结核杆菌抗生素的研发 结合杆菌是造成肺结核的主要病原菌，开发低毒高特异性的抗生素是目前结核病防治的重要方向。 在对结核杆菌的繁殖进行连续观察检测的同时，在灌流培养基中中加入不同的化合物，从而监测不同化合物对结核杆菌的抑制作用，最终可以得到对结核杆菌有显著抑制作用的化合物并可进入下游的临床试验。（Simple model for testing drugs against nonreplicating Mycobacterium tuberculosis. Antimicrob Agents Chemother, 54, 4150-4158.）
Principles of Medical Imaging (医学成像原理) 生物医学工程研究所邓振生Zhensheng Deng from Institute of Biomedical Engineering
Principles of Medical Imaging (医学成像原理)
?Personal Data： ?Email Address: dzs@https://www.doczj.com/doc/0b12464619.html,，or ?bmedzs@https://www.doczj.com/doc/0b12464619.html, ?Tel. No. : 8836362 (Work) ?Office Location: #226, Di Xue Lou ?Text Book: Physical Principles of Medical Imaging, Second Edition, By Perry Sprawls & Ye-cho Huang ?Reference-book： Medical Imaging Physics, Fourth Edition, By William R. Hendee, & E. Russell Ritenour
Chapter 1. Preface (前言)
1.1 对医学成像过程理解的意义 任何医学成像模式的有效利用和图像的解释都要求对图像形成过程的物理原理的理解。这是因为显化特定解剖结构或病理状态的能力取决于由使用者选定的特定模式的固有特征和成像因素组。能见度和成像因素之间的关系相当复杂，并通常涉及到图像质量的各方面的折衷和平衡。
Some Words Important In This Paragraph ?1. anatomical structures, ?2. pathologic conditions, ? 3. medical imaging modality, ?4. compromise, ?5. trade off, ?6. visibility, ?7. visualize.
新型细胞成像技术 ——成像质谱仪 美国研究人员开发出了一种对组织切片上的分子进行观察和成像的新方法，被称为成像质谱仪的细胞成像技术。利用该技术可以获得显示组织中不同蛋白质位置的数字图像，并提高癌症诊断和治疗效果。 美国田纳西州范德比尔特大学的研究人员在新一期《自然医学》杂志上描述了他们如何应用质谱成像术来获得正常脑组织切片和病变脑组织切片的“分子图像”他们认为这种新技术给科学家们提供了识别细胞和组织中的蛋白质的新方法，从而使得研究在疾病发生发展过程中蛋白质的作用变得更加容易。报告说，这一技术能够确定产生高水平“胸腺素贝塔-4”的组织的精确位置，而“胸腺素贝塔-4”被认为是促使肿瘤细胞生长的蛋白质。通过确定组织中产生高水平该种蛋白质的位置，医生可以提高癌切除手术的效果。研究人员说，这种技术还能帮助他们更好地理解致癌蛋白在某些特定组织中的功能和位置，并有助于开发出阻止该种蛋白的药物。 质谱成像术所使用的仪器是一台通过测定荷质比来分析分子的标准的质谱仪。范德比尔特大学质谱中心的主任richard caprioli和他的同事们改变了质谱仪的电子学特性并重新编写了软件，从而使一台标准的质谱仪可以用来对组织切片成像。被用来研究的组织首先经过冰冻切片来获得极薄的组织片，接着用介质封闭组织切片并将切片置入质谱仪中。在质谱仪中，激光束对切片进行连续的扫描，样品在激光束的激发下释放出的分子被质谱仪所鉴定从而获得样品上每个点的信息，然后将各个点的信息转化为照片上的像素点，这样就可以完成对样品的“分子成像”。 利用上面描述的质谱成像技术，caprioli的研究组成功地获得了正常鼠脑组织和生长在鼠身上的人脑瘤组织的分子图像，并鉴定了定位于肿瘤内部及其侵入性表面上的特异性蛋白质。cparioli说： “我们认为肿瘤细胞表面这些特异性的分子是与肿瘤的无限生长特性密切相关的，而且这些表面的分子标志可以应用于诊断和药物的导向”。
Science：活细胞代谢成像新方法 0 25细胞S-腺苷甲硫氨酸成像图，随着每个时间点蛋氨酸（右下）的增加，荧光强度也增高 通过基因工程技术使得细胞表达一种经修饰（改造）过的RNA，又称Spinach，研究人员能对活细胞中的小分子代谢物进行成像，并观察它们随时间变化是如何改变的。每个细胞新陈代谢都会产生代谢产物。假如能得知产物生成效率的话，就能辨识如癌症状态下细胞代谢的异常或确定药物能否将细胞的代谢状况恢复到正常状态。 康奈尔大学威尔医学院的研究人员说发表在3月9日的《科学》杂志上的相关论文详细描述了这种先进的技术方法，这一技术将有可能彻底颠覆以往对代谢组学的认识，提供数千种细胞内代谢产物的动态变化的化学指纹图谱。 威尔康乃尔医学院药理学副教授Samie R. Jaffrey博士说：“动态观察到代谢产物的变化将为我们提供新的和强大的武器，方便我们了解代谢在疾病状态下是如何改变的，并帮助我们找到可以将它们恢复到正常水平的方法”。Jaffrey博士领导威尔康乃尔的其他三名研究人员共同完成了这项研究。他说：“细胞的代谢水平调控着细胞诸多功能，也正因为如此，代谢水平的变化可以是细胞内在特定的时间内发生什么变
化的写照”。 例如生物学家都知道，肿瘤细胞存在代谢异常，这些细胞对葡萄糖能源的利用存在异常并产生独特的代谢产物如乳酸，从而有不一样的新陈代谢过程。Jaffrey博士说：“能够看到这些代谢异常的话，就可以了解癌症的发生发展。但是到现在为止，测量活细胞中代谢产物一直非常困难。 Jaffrey博士和他的团队展开的科学研究表明：可以用特定的RNA序列来检测细胞中代谢产物的水平。这些RNAs是基于能在细胞发出绿色光的Spinach RNA设计的。Jaffrey博士研究小组修改Spinach的RNAs，使得它们一旦遇到它们专属绑定的代谢物时就关闭，造成Spinach荧光开启。他们设计出了RNA序列以追踪细胞中五个不同代谢产物包括二磷酸腺苷、细胞能量分子ATP和参与调节基因活性的甲基化过程的SAM（S-腺苷蛋氨酸）水平的变化。他说：“在此之前，一直没有人能够实时观察到细胞中代谢产物水平是如何变化的”。 Jaffrey博士说：“在活细胞中运用RNA传感器，研究人员能够测量单个细胞中的目标代谢产物水平随着时间的变化而 发生的改变，你可以看到这些代谢物如何响应信号刺激或遗传变化进而发生动态变化的。你可以筛选出能使得这些基因异常发生正常化的药物，我们的一个主要目标是确定药物是否能使细胞的新陈代谢正常化。
医学成像系统的危害与相关防护 医学影像技术 0808 李振涛学号：200802150832 指导老师：陈龙北京市积水潭医院放射科 【摘要】：随着医学影像事业的发展，各种新技术的引进，使防护的内涵与外延不仅限于过去的常规Ｘ线机，围绕医学成像系统的危害与相关防护，应提到议事日程上来。 【关键词】：成像系统；危害；防护 1、常规Ｘ线 常规Ｘ线透视采用影像增强器取代普通荧光屏，可提高影像质量，照射量降低系数为０.２；如辅以非检查部位的屏蔽，则降低系数为０.１８；加之实施远距离或隔室操作，则更有利于Ｘ线工作人员的防护。稀土增感屏取代钨酸钙屏，影像质量无明显差别，但可使患者受照剂量降低近１／２【１】。胸部摄影使用稀土屏，并辅以限束装置，其剂量降低系数为０.３４，若再将胸部摄影取代胸部透视，降低系数为０.０８，加之使用高千伏技术，则更利于防护。在Ｘ线摄影中，照射野普遍偏大，据有关资料表明：我国照射野面积与胶片面积比值平均为４.３２，而美国、日本等国平均仅为１.２，一方面可能与部分Ｘ线机无可调式限束装置有关，另一方面在一定程度上也反映出部分Ｘ线工作人员防护意识较差。这就要求技师们加强职业道德修养，增进防护意识，配备可调式限束装置。Ｘ线检查时，有的病人在投照室内候诊，重复受照率高；非适应证检查控制不严格，不符合Ｘ线应用正当化原则。 ２、体层 在体层摄影时【２】眼晶体和甲状腺吸收剂量达１２ｍＧｙ以上，主要原因为用此方法检查时，照射野较大，且曝光时间较长。经铅玻璃眼镜和铅胶颈围防护后，上述两个器官吸收剂量减少为０.５ｍＧｙ，仅为屏蔽前的４％。在【３、４】数字成像体层摄影可最大限度降低１／１０～１／２的照射量。 ３、口腔全景 眼睛的晶体，甲状腺和下颌骨的骨髓都是Ｘ线敏感组织，而在全景Ｘ线拍片中这些组织都受到照射，眼晶体的吸收剂量为０.１１８ｍＧｙ。儿童的头部
Celigo细胞成像分析仪的特点和应用 Celigo细胞成像分析仪的特点和应用 上海典奥生物科技有限公司（tekon biotech (Shanghai) Itd） Celigo细胞成像分析仪可分析生长在微孔板和T-flask中的贴壁和非贴壁（悬浮）细胞，具有超越传统方法的更好的优势。Celigo具有特别一致的，高质量，全孔的明亮视野（brightfield）成像功能，结合强大的分割软件可在5分钟内获得整个微孔板的所有孔中的所有细胞的高质量数据。Celigo具有非破坏性和非侵入性明亮视野分析功能，并有多色荧光功能作补充，使系统适合任何实验室中的基于细胞的广泛的实验。 图1 Celigo细胞成像分析仪 Celigo细胞成像分析仪具有下列特征和优势： 1）可接受T-flask（T-25和T-75）和多数微孔板（1536孔板到6孔板）； 2）可在整个孔的范围内进行准确的明亮视野细胞成像和识别； 3）具有三通道荧光（除了明亮视野功能）：红色荧光、绿色荧光和蓝色荧光；
4）极快速的扫描（扫描整块微孔板大约耗时5-15min）； 5）有直观并易于使用的，功能强大的，软件分割和分类界面； 6）可选择的API软件，可进行机械臂装载整合。 Celigo细胞成像分析仪的杰出的性能主要取决于它的独特的光学通路，此光学通路应用了一个大型的F-theta透镜和检流计镜片来进行大面积快速扫描。与传统的基于显微镜的仪器不同，此系统可扫描整个孔，而无需移动微孔板，并保持一致的亮度对孔边缘的细胞进行准确的细胞识别。 Celigo可检测的细胞分析参数： 1）总细胞数目（Total Cell Number）；2）分类细胞数目（Gated Cell Number）；3）分类细胞百分比（Percentage of Gated Cells）；4）细胞密度（Cell Density）；5）细胞面积（Cell Area）；6）细胞平均强度（Cell Mean Intensity）；7）细胞整体强度（Cell Integrated Intensity）；8）细胞长宽比（Cell Aspect Ratio）；9）细胞形状因子（Cell Form Factor）；10）细胞光滑度（Cell Smoothness）；11）克隆直径（Colony Diameter）；12）克隆周长（Colony Perimeter）。 Celigo细胞成像分析仪的应用 （一）明亮视野无标记实验 1）细胞计数和细胞生长跟踪（Cell Counting & Growth Tracking） 用于进行细胞系特征描述，克隆确认，和基于形态学的筛选。 2）克隆计数：球体分析（Colony Counting: Sphere Analysis） 用于进行EB特征描述和肿瘤球体分析。 3）饱和度（Confluency） 用于细胞系特征描述和侵染性实验。 （二）荧光标记实验 1）细胞计数和细胞生长跟踪（Cell Counting & Growth Tracking） 用于进行细胞系特征描述，克隆确认，和基于形态学的筛选。 2）细胞分泌实验（Cell Secretion Assay） 用于细胞分泌分析。 3）细胞活力（Cell Viability）
荧光共振能量转移(FRET)影像系统
Olympus（北京）销售服务有限公司上海分公司
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荧光共振能量转移(FRET)影像系统
一、研究目的
随着生命科学研究的不断深入, 光学显微镜使我们理解了细胞结构和有关功能。 但是分子 生物学研究已经显示了分子事件，例如信号传导和基因翻译，需要蛋白质的装配成特殊的大 分子复合体等。对各种生命现象发生的机制,特别是对细胞内蛋白质间相互作用的研究变得尤 为重要。 传统的生物物理或生物化学方法例如亲和色谱法或免疫沉淀反应法和近来的酵母双杂 交、磷酸化抗体、免疫荧光、放射性标记等方法等，都需要破碎细胞或对细胞造成损伤，无 法做到在活细胞生理条件下实时地对细胞内蛋白质-蛋白质间相互作用进行动态研究。 而基于强度的影像技术FRET方法，使得研究活细胞内的这些相互作用变得容易了，荧光 共振能量转移( FRET)是用于对生物大分子之间相互作用定性、定量检测的一种有效方法。根 据所基于的荧光显微镜配置不同而有不同的应用侧重，可在多细胞，单细胞，细胞膜，细胞 器等不同层次对生物大分子间的相互作用距离，动力学特性等进行研究。
二、FRET的原理和实现方法
FRET的原理和发生的基本条件：
1. 2. 3. 4. 发色团之间的距离在10A到100A 。 供体D的荧光光谱和受体A的吸收光谱足够多的重叠。 供体D的量子产率和受体A的吸收系数足够大。 D和A的跃迁偶极矩有最佳的相对取向，或者两者之一有一定的快速旋转的自由度。
FRET的实现方法：
1) 稳态方法（基于供体、受体的三通道计算校准） 供体荧光的减弱－主要的方法 受体荧光的增强 激发光谱和吸收光谱的比较 2) 3) 光漂白方法 （Pb-FRET） 时间分辨方法（TR-FRET） 供体荧光的衰减 受体荧光的增长
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激光全息细胞成像及分析系统应用 细胞活力 激光全息细胞成像及分析系统可以实时监测细胞死亡过程，以及通过图像进行记录。全息技术再不需要荧光标记的情况下可以得到细胞形态学数据。Khmaladze A. et al(2012和Pavillion N. et al(2012使用DHM 研究细胞死亡过程，观察到死亡过程中细胞体积显著减小。Kuhn et al(2013使用DHM 研究活/死细胞特点时得到实验结果和和基于荧光标记方法结果相一致。他们使用PI 和Hoechst 标记细胞。染料法鉴定细胞死活是目前常见的鉴定方法，其中台盼蓝染色方法最常见。台盼蓝可穿透变性的细胞膜，与解体的DNA 结合，使其着色，而活细胞能阻止染料进入细胞内，故可以鉴别死细胞与活细胞。鼠成纤维细胞L929接种在μ-slide(Ibidi,Germany 上，肿瘤药物依托泊苷etoposide(100μM处理细胞，使用激光全息细胞分析系统(M3 分析细胞的死亡，并与台盼蓝染色法进行比较。图1中左图为台盼蓝染色结果，右图为全息结果，细胞越白，细胞越厚。死细胞是圆的，薄的。两种方法得到的结果是 一样的。
图1
图2细胞厚度VS 细胞体积，死亡细胞集中在绿色区域 细胞凋亡 细胞死亡起码有两种方式，即细胞坏死(necrosis）与细胞凋亡(apoptosis。细胞坏死是细胞受到强烈理化或生物因素作用引起细胞无序变化的死亡过程。表现为细胞胀大，胞膜破裂，细胞内容物外溢，核 变化较慢，DNA 降解不充分，引起局部严重的炎症反应。细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。在这两种过程中，细胞体积都会减少，形态学都会发生变化。 前列腺癌细胞DU145和小鼠成纤维细胞L929分别接种在IBIDI-micro slides (IBIDI）上，接种24h 后，50μM依托泊苷(etoposide 处理细胞，HoloMonitor M3分析细胞死亡过程。
医学影像系统PACS
一、医学影像系统PACS简介 PACS系统就是Picture Archivingand Communication Systems的缩写,意为影像归档与通信系统。它就是应用在医院影像科室的系统,主要的任务就就是把日常产生的各种医学影像(包括核磁,CT,超声,各种X光机,各种红外仪、显微仪等设备产生的图像)通过各种接口(模拟,DICOM,网络)以数字化的方式海量保存起来,当需要的时候在一定的授权下能够很快的调回使用,同时增加一些辅助诊断管理功能。它在各种影像设备间传输数据与组织存储数据具有重要作用。PACS也就是近年来随着数字成像技术、计算机技术与网络技术的进步而迅速发展起来的,旨在全面解决医学图像的获取、显示、存贮、传送与管理的综合系统。它主要分为影像采集系统、数据处理与管理系统(PACS控制器)、影像通讯网络、影像显示系统(显示工作站)、影像存档系统、影像打印与输出系统等6个单元。 二、PACS产生的背景与原因 伦琴发现X射线后的一百多年里,医学成像科学与技术对放射诊断学的主要贡献就是创造了多种成像方式,例如:CT、MRI、SPECT、PET、DSA、NM、US、CR 等,这些新的医学成像技术为临床提供了丰富的影像学资料,极大地方便了医生的诊断,但与此同时所产生的大量的影像资料对医院的管理提出了更高的要求。传统的胶片备份,人工管理的方法不仅要耗费大量的资金、场地与人力,而且存在着丢失资料、查找困难、存储时间短等问题。显然这种方法已经远远不能满足医院迅速增长的业务要求,迫切需要一种自动化的影像管理系统来代替它,这已成为每一家医院面临的急迫需要解决的问题。 伴随着高速计算设备、网络通讯及图像处理技术的飞速发展而产生的“医学影像存取与传输系统”(Picture Archiving and Communication System)为以上问题的彻底解决提供了一种先进的技术手段。据估算,在一家医院中放射成像(radiography,即将医学影像成像到传统的胶片上)的工作,其工作量通常占影像室工作量的60％至70％。PACS系统可以大大降低该工作量的比例,提高影像室的工作效率。PACS系统的使用不但为医院达到无胶片化环境提供了解决的
细胞迁移/侵袭实验分析 ——LumaScope活细胞成像系统 细胞迁移实验是普遍应用于评价损伤修复、贴壁肿瘤细胞转移或血管再生等的典型实验。传统方法是应用无菌枪头（Tip）在细胞培养容器上划痕来实现。但是此种方法无法实现在不同孔中划出同样大小的划痕。Oris TM迁移/侵袭试剂盒能够提供更加精确的方法，在培养容器中生成一个圆形区域。这种方法同样适用于观察不同方向的细胞迁移。LumaScope活细胞成像系统具备传统显微镜的功能，可应用于细胞或组织培养实验室的日常细胞观察。如细胞状态实时检测、远程传送和监控、细胞计数、形态观察、染色观察等。LumaScope可放置于培养箱中实现细胞的长时间的连续成像和定点监测。这种应用大大提高了实验过程检测的便捷性和结果的准确性。 本文将描述如何结合LumaScope与Oris TM迁移/侵袭试剂盒来实现细胞迁移/侵袭实验。实验结果可通过Image J软件来进行分析，最终得到细胞迁移的数量和速度数据。 细胞迁移分析： Day 1：am 9:00插入Stoppers，接种细胞； pm 4:00（根据细胞贴附状况），拔除stoppers，PBS洗一遍后加入新鲜培养液。Day 2：根据要观察的时间点设置LumaScope成像参数进行成像，并进行量化分析。 细胞侵袭分析： Day 1：am 9:00包被薄层BME（用无血清培养液制备），插入stoppers，接种细胞； pm 4:00 （根据细胞状况），拔除stoppers，包被厚层BME（含血清生长因子），再在第二层gel上面加上一层无血清培养液 Day 2：根据要观察的时间点设置LumaScope成像参数进行成像，并进行量化。
IncuCyte：非标记的、长时间动态活细胞成像分析仪 典奥生物 目前，大部分的细胞检测方法采用的仍然是传统的终点法——仅仅给出最终结果，而且往往需要标记细胞和破坏细胞。这种方法无法得到细胞在生长时的真正状态，也无法对细胞的生长过程做出动态的监测和分析。美国Essen公司开发了一款非标记的、长时间动态活细胞成像分析仪——IncuCyte，用一种非侵入式的方法，记录细胞的实时生长状态。 IncuCyte是一套用于长时间动态，非伤害式的活细胞成像分析平台。IncuCyte分为信号采集机和控制机两部分，信号采集机可放置于培养箱中，中间放置多种规格尺寸的板、皿、瓶及载玻片，在其下方有显微照相设备，通过显微拍照，对培养细胞进行连续的监测，并通过连接电脑和网络进行远程控制、数据读取与分析。系统可自动集中每个时间点的图像并自动生成动态录像（live video）。用户除了可以得到各种格式的图像或动态录像外，还可以得到由系统软件自动依据饱和度和计数分析生成的基于图像应用的图表，以显示细胞的变化及趋势。IncuCyte FLR可采集相差图像和荧光图像，可显示GFP，YFP和荧光素等；IncuCyte EX可以与自动化的平板和液体处理系统整合。它们都进行了光学组件的优化，成像清晰，无传统的光晕问题。 图１：培养箱中的IncuCyte IncuCyte的优势：１）培养的细胞用相位差显微镜或荧光显微镜直接监测，为非破坏性的监测，细胞不用染色便可以观察监测，影像效果好；２）监测过程中细胞无需离开培养箱，不用担心培养条件的改变对细胞的影响；３）真正的长时间的动态活细胞成像，可达数天或数月，且没有传统显微系统的光晕问题，可以在384微孔板内监测细胞形态；４）图像处理软件自动依据饱和度和计数分析，量化细胞增殖；５）自动输出细胞生长曲线和细胞生长录像；６）通量大，可同时监测6块标准规格的细胞培养板/皿/瓶，细胞在384微孔板内实验，可以减少宝贵的药品消耗；７）支持超过200种的标准培养容器，无需特殊的培养容器，节约后期实验成本；８）可远程监控，进行数据读取和分析，无需反复出入细胞房，避免了潜在的污染隐患及人工出入观测之麻烦。
第一章肿瘤放射治疗中的医学影像成像系统 引言 医学影像成像系统是现代精确放疗的基础。在过去三十多年里，医学影像技术的发展促进了3D根治放疗剂量计算、传输和控制革命性进展。医学影像对评估肿瘤的进展程度、修改治疗计划和引导剂量传输方面起到了不可或缺的作用，其中一个最重要的进步就是实现了患者解剖信息在断层层面上的可视化显示。恶性肿瘤可改变正常器官的空间位置关系。现代医学影像系统可以从以下三个方面协助实现精确放疗： ①医学影像系统可提供肿瘤和临近器官的形状、体积和位置的准确信息。 ②CT图像反映出的组织密度（电子密度）是放射剂量准确计算的基础。 ③连续的动态影像成像系统可用于观察和评估生理运动造成的肿瘤和器官形态、位置的变 化。 随着逆向调强放射治疗（intensity modulated radiotherapy，IMRT）、重离子放射治疗等剂量传输技术的应用，放射治疗可实现高适形度的剂量传输，如图1-1所示。这些高精度剂量传输技术的发展与应用，增加了大家对运动靶区成像和治疗的兴趣。治疗机房内成像系统的发展为在线图像引导放疗的实现提供了可能，通过获取患者治疗期间每日的影像信息,可减小由摆位和器官运动造成的误差，并可通过后台图像处理定量监测病灶变化，可更客观、真实的评估靶区及危及器官的真实受量，最终实现自适应放射治疗（Adaptive radiotherapy，ART）。本章节着重讲述医学影像成像系统与调强适形放疗相关的成像手段和图像处理技术。 a:横断面b:冠状面c:矢状面d:三维重建 图1-1 一例鼻咽癌患者IMRT计划的剂量分布图 通过回顾性的检查、统计和分析放射治疗过程中不确定性的来源，可更好的开发用以提高治疗精度的成像系统。放疗过程中的不确定性因素从靶区的勾画就已经存在。在治疗计划中应用电子计算机X射线断层扫描技术（computed tomography，CT）扫描图像的初步研究表明，若未使用CT扫描，约20%的患者肿瘤靶区覆盖是不够的，约27%刚好处于临界状态，只有约53%的患者肿瘤靶区的覆盖度是足够的。因此应用一个准确、有效而又稳定的靶区范围确定方法非常重要，如图1-2所示。对器官因生理运动（如呼吸、膀胱充盈程度等)造成的靶区位置的不确定性，更应该给予动态的靶区足够的剂量覆盖。
TILL 活细胞实时成像显微系统 TILL Photonics是一家从事活细胞实时成像显微系统产品的生产厂商。TILL Photonics 总部位于德国慕尼黑, 其创始人Rainer Uhl 博士发明了世界上第一台单色光镜显微镜光源（polychrome Ⅰ），并一直致力于多种先进的显微技术产品的研发和改进。 TILL Photonics 最早从事专业的显微镜光源生产，为著名显微镜生产商Zeiss 和Leica 配置显微镜光源。随着公司的发展和技术的革新，TILL有了自己的显微镜产品，并发展成为拥有多项专利和先进的显微成像技术的高科技企业。 TILL 活细胞实时成像显微成像系统 高分辨率荧光成像系统不仅仅意味着一台荧光显微镜。先进的显微成像技术需要一系列的配套仪器：高敏感度相机，高速切换的光源，甚至需要不同激光光源和其他设备。 德国TILL“All for One”数码显微成像系统iMIC system，是市面上最快速，精准的科学控制平台，拥有模块化的设计和微秒级实时控制ICU控制中心，实现荧光成像、拍摄及数据传输的同步获得，成为真正的实时成像显微系统。 独家开发的应用软件能完美控制荧光成像和光源切换，使其两者能够完美配合。 I MIC系统具有高度灵活性，特有 的Polytrope装置，可根据客户要要量身定制显微镜的配置，允许每个组件的升级，可同时满足FRET，FRAP，TIRF，SI等多种显微成像实验的需要。
基于iMIC可实现的技术 荧光显微镜技术：高分辨率, 精确到分子级别的显微镜。 两种荧光光源可供选配：Polychrome V 连续波长光源、Oligochrome快速切换的光源。 FRET：荧光共振能量转移技术是用于对生物大分子之间相互作用定性、定量检测的一种有效方法。TILL 显微镜系统通过添加Dichrotome 这一组件实现特殊光路模式，并配有双CCD相机来实现同时对两种荧光染料成像的显微成像技术。
医学成像系统试题库（A ） 试卷（一） 一． 填空 1．磁共振的频率ω= 。 2．在磁共振中，若质子的能级差B 2E μ=?，B 为外加磁场。质子产生共振的条 件 ，共振频率 。 3．在磁共振中用部分饱和序列采集MRI 信号，图像的灰度值主要由 决定， 对 的变化不敏感。1T 的组织图像要比1T 的组织显得亮。 4．在B 超成像中对组织器官的轮廓显示主要取决于 回波，反映组织特征的 图像由 回波决定。 A ．反射 B. 衍射 C. 散射 D. 透射 5．B 超设备中的DSC （数字扫描变换器）在图像后处理的主要功能有：1. 2. 3. 4. 5. 6．在B 超成像中显示图像的数据插补方案有： 。 7．核医学成像的辐射检测器有哪几 类 。 8．可以完成对正电子探测成像的设备有： 成像设备，双探头 成像设备， 成像设备，与CT 相结合的
成像设备。 9．γ照相机准直器的类型有。 二．简答题 1．画出超声换能器基本结构的示意图，并作简单说明。 2．超声探头晶片D=10mm，频率f=1.25MHz , λ=1.22mm ,定量求出超声场轴线上的声压分布情况并画图，说明远场和近场的特点以及远场扩散角是多少？3．在磁共振成像中，用二维付里叶法对16个层面进行检查时，如果脉冲周期的重复时间为1.5S，图象平均次数为2，整个图像数据采集时间为多少（假设图象像素矩阵为128×128）。 4．磁共振信号的采集脉冲有哪几种？并说明激励脉冲信号的组成。 5．画出双探头的SPECT符合检测成像设备中的符合检测电路的基本结构、并说明基本工作原理。 6．画出γ照相机的基本结构图以及简单说明信号流程。 7．画出PACS的基本工作框图，并对其做简要说明。 三．回答下列问题 1．说明X-CT成像、核医学成像、超声成像、磁共振成像的各自特点及共性。2．画出超声彩色血流图（CFM）的原理框图，并说明其工作原理。 3．B超设备中声束的扫描方式有哪几种？请说明各种扫描方式的基本特点。4．在磁共振成像中利用付里叶变换法成像，请说明其成像原理（包括磁梯度场的选取、相位编码、频率编码，和最后的成像）。
JuLI 高级细胞成像仪活细胞荧光成像仪活细胞观测仪 Nanoentek JuLI FL fluorescence live cell movie analyzer Nanoentek JuLI Smart fluorescent cell analyzer digitalbio Nanoentek 仪器特点： ·将细胞计数和细胞分析两种功能集于一身； ·通过荧光和亮光两种方式进行细胞成像； ·50,000小时寿命的蓝光LED ； ·一键获取图像功能； ·LCD 触摸屏 ·连续储存的细胞图像可转化成影像资料； ·通过新式分析软件可对荧光细胞进行全面分析，使得出芽增殖分析，活细胞计数等数据更加可靠； ·通过无线保真技术可轻易将图像、影像等资料传输至PC 。 仪器用途： ·活细胞成像； ·细胞迁移测定； ·优化细胞分析； ·细胞培养质量控制； ·出芽增殖检测； ·GFP 转染细胞定量； ·通过台盼蓝检测存活细胞； 活细胞成像 活细胞实时动态影像技术 操作使用非常简单：
第一步：打开蓝LED按钮第二步：将培养板放置在JuLI上第三步：观察结果/保存图像 GFP 转染细胞图像 白光：Hela细胞12小时内形状变化的时间动态影像 荧光：Hela细胞48小时内EGFP表达的时间动态影像
仪器参数： 电源：AC 100-240V, 50-60Hz CPU : AMD AU1250 放大率：10x和20x 滤光器：激发光、散射光、二向色滤光片 光源：白光/蓝光LED（488nm） 可选： 白光/绿光（532nm） 白光/红光（630nm） 相机：CMOS 1.3M像素（1280X1024） 显示器：7 ’ TFT-LCD （WVGA, 800×480）重量：<5Kg 尺寸：220×375×220 mm
医学成像系统的最新发展现状医学成像是指外科医生用以诊断从身体外部无法看到的身体部位的过程，比较常见的方式包括使用内视镜、X光等方式。医学成像又称卤化银成像，因为从前的菲林(胶卷)是用感光材料卤化银化学感光物成像的。 根据成像的形式，可以有影像诊断学、医学超声检查、超声诊断学、乳房摄影术、X射线断层成像、核磁共振成像（又称磁振造影）、X光成像、萤光成像等。 医学图像在医学中占有重要地位。显微镜的发明对医学的发展是一次重大推动。因为它使人们以图像的形式观察到了直接由眼睛所不能看到的微观世界。德国物理学家伦琴(Wilhelm Conrad Rontgen)于1895年11月8日发现X射线，促使医学图像第二次得到重大发展。由于X线在医学上的应用使得人们能观察到过去看不到的人体内部的形态结构。1972年X 线计算机断层成像设备〔X-CT)的问世，使医学成像技术出现了崭新的面貌，它可以给出无重叠的、清晰度相对比度有很大提高的断层图像，这是发现x线以来医学图像的又一次重大发展。100多年来放医学影像设备迅速发展。条件日臻完善，医学成像技术日新月异。特别近些年来，医学影像设备又有一些新的发展动向。第一动向是，技术的发展充实与完善了设备的硬件与软件功能；第二个动向是高档设备的技术指标主要用于临床研究与功能的开发，代表了生产厂家的技术实力，低档设备则在努力充实与不断提高硬件的性能，并且迅速把高、中档设备较成熟的功能与软件移植过来，从而显著改善了低档设备的性能指标，拓宽了低档设备的适用范围。 不同的成像方式经历着不一样的发展阶段，但却给医学带来了客观的贡献。 一、X线成像技术 1895年伦琴发现了X射线，这是19世纪医学诊断学上最伟大的发现。X-ray透视和摄影技术作为最早的医学影像技术，直到今天还是使用最普遍且有相当大的临床诊断价值的一种医学诊断方法。X线成像系统检测的信号是穿透组织后的X线强度，反映人体不同组织对X 线吸收系数的差别，即组织厚度及密度的差异；图像所显示的是组织、器官和病变部位的形状。 随着计算机的发展，数字成像技术越来越广泛地代替传统的屏片摄影。数字X线检查技术包括计算机X线摄影、直接数字X线摄影、数字减影血管造影和X－CT等。X－CT的问世被公认为伦琴发现X射线以来的重大突破，是标志着医学影像设备与计算机相结合的里程碑。自20世纪70年代初开始在临床应用以来，经过多次升级换代，由最初的普通头颅CT机发展到现在的高档滑环式螺旋CT和电子束CT。其结构和性能不断完善和提高，可用于身体任何部位组织器官的检查，因其密度分辨率高，解剖结构显示清楚，对病变的定位和定性较高，已成为临床常用的影像检查方法。 此外，双源CT 系统以及真三维容积成像技术成为近年来医学成像的研究热门。西门子
MetaMorph 活细胞成像分析系统 MM-LCI 在维持细胞长时间存活过程中，必须保证在观察过程中给细胞最小的刺激（光毒性、光漂白等）和获得尽可能清晰的细胞图像。MetaMorph活细胞系统结合多种先进技术，呵护细胞，清晰呈现。 在进行长时间的活细胞成像和观察中，需要保证活细胞生存所需最基本的温度、湿度、CO2等条件，以确保细胞正常生长代谢 MetaMorph活细胞成像系统，在保证细胞生长存活的同时，能够最大限度的降低细胞损害，并能获得清晰的细胞多维图像，满足活细胞各个方面观察和研究的需要。优化高效的工作流程能够清晰呈现细胞图像，并获得无偏移的分析结果。 ■精准、清晰 新的反卷积提供了实时的反卷积功能 ■充分保护活细胞 降低细胞光照射，为细胞提供保护，获得细胞最真实的影像■从宏观到细节 同时获得相同细胞的微观和宏观图像■从平面到立体 4D浏览，获知细胞的所有结构随时间发生的位移变化和转移过程，获得前所未有的深层细胞信息
获取准确清晰的细胞图像 ■精准、清晰 新的反卷积提供了实时的反卷积功能 ■充分保护活细胞 降低细胞光照射，为细胞提供保护，获得细胞最真实的影像 准确、清晰 充分保护细胞 ■灵活的光学系统 MetaMorph 活细胞系统能够配合Leica 、Nikon 、Olympus 、Zeiss 显微镜，结合各品牌显微镜的成像优势，获得无以伦比的成像效果。 ■3D 反卷积和实时反卷积 捕获的荧光图像通过强大的3D 反卷积和实时反卷积提高水平和Z 轴的分辨率，获得更高的信噪比和图像质量，并能恢复由于光学系统导致的信号损失。 ■高精度的载物台系统 采用高精度回馈电路XY 载物台系统，速度快，精度高，最小步进可达20nm ，适合活细胞连续观察过程中的精确定位，支持多孔板、玻片、培养皿等各种样品。 实时反卷积使用前后的图像对比 ■远红外自动对焦及防漂移系统 能够快速聚焦找到细胞，同时对细胞无光毒性和光漂白作用。采用远红外对焦系统能够减少激发光对细胞的照射和刺激，降低光的细胞毒性作用，使细胞更健康 ■长寿命LED 光源 固态光源为冷光源，无发热，能够最大程度的保护细胞不受伤害，寿命可达10000小时。能够在电脑控制下快速进行多色切换，进行快速多色成像，免维护设计。 ■环境控制系统 采用多维加热方式，侧壁、顶盖、底部和物镜均可加热，能够有效防止热量散失和样品温度变化；湿度可达饱和湿度；CO2的控制范围为1-20%，稳定性高，支持三气混合。 ■多点活细胞自动成像 支持多大6D 成像（XYZT ，多位点多波长），进行多位点活细胞观察，可在实验中任意添加观察点。 ■从宏观到微观 MetaMorph 活细胞成像系统能够对同一群/同一个细胞在一次实验中即进行宏观（低倍）观察，还能同时在微观（高倍）进行观察，大大提高实验的可比性和实验周期，只需一次实验，即可获得细胞不同层次下的表现 ■多组活细胞同时观察 进行活细胞实验通常需要花费大量时间，MetaMorph 活细胞系统支持各类多孔板进行平行多组活细胞观察，节省时间，平行对比。 从宏观到微观