早期人胚羊膜共聚焦激光扫描光学切片及F-肌动蛋白的研究

目的 建立羊膜组织共聚焦激光扫描显微镜光学切片的方法 ,探讨早期人胚羊膜细胞结构、分层及细胞骨架的空间结构。 方法 采用共聚焦激光扫描光学切片和荧光探针双重标记技术对妊娠 7～ 9周早期人胚羊膜进行形态观察、细胞F 肌动蛋白表达定量分析、细胞分层及厚度计算。 结果 羊膜由两层不同类型的细胞组成 ,内层细胞为多边形扁平细胞 ,外层细胞为长梭形细胞 ;内层细胞胞质中的F 肌动蛋白表达量较低 ,外层细胞胞质中的F 肌动蛋白表达量明显高于内层细胞 ,两者差异有统计学意义 ;7～ 9周人胚羊膜厚度为 30± 2 μm。其中 ,上皮层厚度为 10 μm± 2 μm ,间充质层厚度为 14μm± 2 μm。 结论 1 早期人胚羊膜由两层细胞即内层的上皮细胞层和外层的间充质细胞层组成 ,胞质中F 肌动蛋白的表达量间充质细胞高于上皮细胞 ;2 通过共聚焦激光扫描连续光学切片可以计算出羊膜各层的厚度 ;3 共聚焦激光扫描显微镜光学切片技术结合FITC 鬼笔环肽和碘化丙啶双重标记技术是观察和分析羊膜组织细胞立体结构的良好方法。

数字共焦显微仪序列光学切片自动采集方法研究

提出一种基于图像处理的数字共焦显微仪序列光学切片自动采集方法。方法分两个步骤:第一步是对细胞进行自动聚焦;第二步是细胞的起始点自动调焦定位及进行光学切片。方法采用清晰度评价函数作为判别标准,将灰度差分算法与拉普拉斯函数法相结合,通过计算机实现两个步骤的自适应调焦控制,进而实现光学切片的自动采集。实验结果表明,方法有较高的自动聚焦和细胞起始点定位的速度和准确性,对三维球形细胞序列光学切片图像采集,简单易行,效果良好。

基于奇值分解的三维光学切片显微图像恢复算法研究

阐述了光学切片显微技术的基本原理 ,分析了显微镜光学系统点扩展函数循环矩阵的奇异性造成荧光图像恢复质量大大降低所导致的病态问题 ,应用降质模糊矩阵的奇值分解方法 ,挑选出较大特征值 ,并将空域问题的求解通过傅立叶变换转到频率域 ,使计算的复杂度降低 ,最终得到较为理想的复原图像。

肝癌细胞纤维肌动蛋白的共聚焦激光扫描显微镜光学切片观察

目的 :建立培养细胞共聚焦激光扫描显微镜光学切片的方法 ,探讨肝癌细胞纤维肌动蛋白 (F_actin)的空间结构。方法 :采用共聚焦激光扫描显微镜光学切片技术结合异硫酸氢荧光素_鬼笔环肽 (FITC_phalloidin)标记纤维肌动蛋白和碘化丙啶(PI)标记细胞核的荧光探针双重标记技术对肝癌细胞纤维肌动蛋白进行形态学观察和图像分析。结果 :肝癌细胞内纤维肌动蛋白微丝形成束状纤维 ,粗壮而密集 ,平行排列或纵横交错成网状贯穿整个细胞和细胞突起。结论 :① 共聚焦激光扫描显微镜的光学切片技术结合FITC -phalloidin和PI荧光探针双重标记技术是观察和分析细胞骨架系统三维立体结构的良好方法 ;② 肝癌细胞内纤维肌动蛋白微丝粗壮。

激光共聚焦显微镜与光学显微镜之比较

激光扫描共聚焦显微镜在活细胞的动态检测、光学切片和三维结构重建等方面较光学显微镜有质的飞跃。本文对激光扫描共聚焦显微镜和光学显微镜进行了比较和讨论 ,并简单介绍多光子激光扫描显微镜。

基于光学显微镜的三维成像技术

传统研究显微样本三维结构的方法是通过在显微镜下获取其二维图像进行观察和分析的,难以准确理解样本的三维结构.因此,研究显微三维成像理论、三维定量分析技术,具有很高的实用价值和重要的学术意义,该领域的研究也是显微信息学科的研究热点之一.针对不同显微样本的三维成像与处理问题,论文以多种光学数码显微镜作为硬件平台,系统、全面地开展了基于光学显微镜的显微三维成像、处理和分析方法的研究.重点研究了聚焦深度显微三维成像、显微双目立体成像、序列显微光学切片三维成像、连续物理切片显微三维成像测量等关键技术和系统实现.聚焦深度显微三维成像方法为解决显微成像景深有限的问题,研究了各种序列显微图像空域聚焦融合算法,对优选出的改进Laplacian算子图像融合方法,提出了基于深度图去噪处理等的优化改进方案,实现了序列显微图像的有效合成,扩展了显微照相的景深.在此基础上,实现了一套基于聚焦深度的显微三维成像测量显示系统.三维成像实验:以昆虫眼睛图像序列验证三维成像方法.昆虫眼睛图像序列原始图用MOTICDMBl显微镜,4倍物镜,冷光源外照射反射光成像,包括33幅不同聚焦层面的原始图像.三维成像效果达到一定实用要求.双目立体体视显微镜三维成像为改进传统光学体视显微镜实现立体显微三维成像,根据计算机立体视觉原理,提出了一种基于光学数码体视显微镜的显微立体表面成像、测量系统方案.针对该系统特点,提出使用线性标定模型来标定立体视觉系统.为解决光学显微立体图像的匹配问题,从所研究的两种匹配算法中,优选出新序数测度匹配法.基于上述方案和算法,实现了一套基于光学数码体视显微镜的显微立体表面成像、测量软件系统.三维成像实验:以某航空材料断口表面显微三维立体成像为例验证该三维成像方法,材料断口表面显微图像采用本研究设计的双目立体摄像MOTIC K500MBGG体视显微镜,16倍物镜,冷光源外照射反射光成像,包括2幅左、右光路采集的原始图像.三维成像效果达到一定实用要求.序列光学切片显微三维成像为解决显微荧光三维成像去模糊的问题,研究实现了最近邻、线性去卷积和最大期望光学切片去模糊复原方法,分析总结了上述三种算法的性能和优缺点,给出了各算法适用的条件.在此基础上实现了一套序列显微光学切片三维成像系统.三维成像实验:为说明光学切片三维去模糊效果,以Confocal获取的显微荧光细胞三维图像为例,本序列图像由MOTIC集团提供,共16层图像,各层图像上有一些模糊效果,经EM去模糊算法50次迭代,一定程度上去除了模糊效果,然后用体可视化方法显示.显微物理切片三维成像研究了生物组织序列切片图像的三维重建和测量方法,根据连续组织切片的特点,提出用上、下层切片图像间存在的对应结构特征部分作为控制点,采用2次多项式进行几何校正、配准.对当今国内、外体视学界广泛认同的三维粒子测量计数方法一双层切片法(Disector)原理进行了分析,提出在计算机图像分析系统上,设计实现自动双层切片体视测量和三维成像方法.三维成像实验:以大鼠肝门部胆管微血管切片图像序列为例验证该三维成像方法.本序列图像选自与解放军总医院肝胆外科一同合作的"大鼠肝门部胆管微血管的三维重建"实验,总共有16幅经空间配准后的不阿层面的大鼠肝门部胆管微血管厚切片序列图像.三维成像效果满足医学研究需要.

ApoTome光学成像系统

荧光显微镜已被广泛地应用于生物样本的荧光成像。然而在观察较厚样本时,来自非焦平面的荧光信息会使荧光图像变得模糊、对比度不够、背景较亮,甚至有的时候一些很重要的结构因此被掩盖而无法被观察到。目前有很多种光学切片方法可以用来去除这种非焦平面荧光的影响,例如激光共聚焦扫描显微技术或3D去卷积技术等。本文介绍了一种可以在普通荧光显微镜上实现光学切片成像的方法,并着重介绍了ApoTome光学成像系统的构造和原理。

共聚焦激光扫描显微镜对厚样本光学断层及其三维重建

目的:探讨共聚焦系统各参数对厚样本光学断层、三维重建的影响。方法:用共聚焦系统对醛诱导后的大鼠主动脉作光学断层。分析激光强度、探测针孔直径、扫描步距等参数对内弹性膜三维重建的影响。结果和结论:(1)针孔为1Airy单位,调整激光强度以满足离开焦点1/2Z-轴分辨率距离时,焦平面最强荧光信号减弱50%,此条件下获得的光学切片分辨率和信息完整性达最佳平衡,切片厚度可经验地定视为等于系统Z轴分辨率。(2)在上述条件下,扫描步距为Z轴分辨率时,重建结构完整。(3)当扫描步距不变,针孔小于1Airy单位时,重建结构部分缺损;针孔大1Airy单位时,重建结构模糊。(4)样本经透明处理后,断层深度可增大4倍。

基于大视场结构光照明的三维层析显微成像技术

提出一种大视场结构照明光切片显微(large-field optical sectioning structured illumination microscopy,LF-OS-SIM)技术,以实现对厚样品的三维层析显微成像。该技术利用一维光栅投影生成条纹结构光场,并结合空间光调制器(spatial light modulator,SLM)对结构光的频谱进行快速相移。与传统的结构照明光切片显微技术相比,LF-OS-SIM的成像视场(field of view,FOV)提升至原有的4.7倍。同时,利用空间光调制器(spatial light modulator,SLM)进行数字相移,获得了20帧/s的切片速度。利用LF-OS-SIM对硬币、三维分布的荧光小球、生物样品进行了三维层析显微成像,结果发现LS-OS-SIM的成像视场达1030×780μm 2,轴向层析成像精度达4.0±0.39μm。由于其大视场、高分辨率和快速切片速度的优势,LS-OS-SIM有望在工业微器件和生物样品的三维成像中得到广泛应用。

激光扫描共聚焦显微镜

阐述了激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)的原理和构造,分析了LSCM的优点和缺点,如获得清晰的图像,可光学切片、三维重建,实时多通道荧光,ZOOM放大,局部光操作,检测过程快、效果更灵敏、定位更准确。探讨了LSCM扫描方式及应用,如研究多种荧光定位分析,需选择XY扫描;研究标本空间实际位置信息,样品三维图像信息,需选择XYZ扫描;用于研究活体标本随时间的变化,或在不同时间采取不同的处理方法观察标本的荧光变化研究,得选择XYT扫描。并针对目前管理该仪器设备上存在的问题提出一些建议,以期对高校实验室的开放共享提供有益参考。

ZEISS LSM 780激光扫描共聚焦显微镜的三维成像及分析

针对ZEISS LSM 780激光扫描共聚焦显微镜的三维图像获取步骤做了系统的介绍,详述了光学切片的设置和获取过程,后期应用Zen2011 black和blue软件进行三维重构的渲染及图像分析、数据采集。列举出三维成像中常见问题及解决办法,使仪器为教学和科研工作提供更优质的服务。

三维显微图像复原及点扩散函数的研究

三维显微图像去卷积计算量巨大,运算时间长。评价和分析了三维点扩散函数、散焦像、光学切片以及不同三维点扩散函数去卷积的复原图像,进一步证明了散焦光信息对焦面像的干扰,主要来自于焦面像两侧附近的散焦像。提出了折中选择三维PSF的空间大小,可以获得良好的复原效果,并且减少运行时间。提出了频谱图均值的新概念,作为评价图像清晰及模糊程度的标准,并运用于散焦像、光学切片以及复原结果图的评价。

高斯型点扩展函数估计的最近邻算法

本文针对计算光学切片中的最近邻算法提出了一种改进算法。通过小波变换计算出高斯点扩展函数的方差值,再根据相邻图像成像及高斯函数特性,得出所需的高斯型层间点扩展函数。同时,文章还给出了两种高斯型层间点扩展函数方差的获得方式及获得过程,对最近邻算法中的加权因子的取值范围做出了讨论,对传统的最近邻算法做出了改进。实验表明,本算法能够更有效地复原符合最近邻要求的切片图像。在点扩展函数未知的情况下,复原效果要优于传统方法。

CLSM技术在纤维表面形态和纸张结构研究中的应用

采用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM),可以在不损伤样品的前提下获得样品的三维图像,具有较高的横向(XY向)分辨率和信噪比。综述了CLSM的工作原理,重点讨论了其在纤维表面分析(纤维形态和表面的木素)、纤维形变性研究(柔韧性和压溃性能)以及纸张结构观察(表面结构和内部结构)中的应用。

基于深度变化成像模型的图像估计

该文提出了一种基于EM算法的最大似然图像复原算法,此算法是基于三维显微光学切片中成像随深度变化的模型实现的。实际成像中,由于样本中物质是变化的,故样本不同位置的折射率不一样,并且会导致其点扩展函数也不同。虽然大多数显微镜具有像差补偿功能,但由于样本的折射率和物镜的折射率不匹配,导致不同深度其点扩展函数也不一样。该文对二维图像和三维图像序列进行实验,结果表明通过此算法能够补偿由于深度变化所带来的模糊,从而将模糊图像复原。

基于RBF神经网络的COSM图像复原算法

在计算光学切片显微技术成像中,每幅切片图像都要受到其他离焦层信息的干扰,引起图像模糊。针对此问题提出了一种基于RBF神经网络的复原算法,利用神经网络的学习和泛化能力,用一组样本图像对网络进行训练,建立含有离焦模糊信息的模糊三维图像与其对应清晰图像间的非线性映射关系,然后用训练好的网络进行图像复原。实验证明该算法的复原速度快,且复原的三维图像在主观视觉和定量分析上都获得了较好的效果。

基于Markov随机场的自适应正则化三维显微图像复原

提出了基于马尔可夫随机场模型的正则化因子自适应调整三维显微图像复原算法,并用模拟序列样本和真实生物样本进行了实验.为了保持复原图像的边缘等细节信息,以Markov随机场模型作为图像的先验概率模型,对代价函数添加边缘约束惩罚项.其中,正则化因子在迭代过程中自适应地进行更新.实验结果表明此算法在对原始图像进行估计的同时,能够有效地保留图像的边缘等细节信息.而EM算法虽然能够有效地去除层间干扰,却丢失了大量的细节信息.

激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)及其生物学应用

激光扫描共聚焦显微镜（ＬＳＣＭ）有效地排除了非焦平面信息，提高了分辨率及对比度，使图像更为精确清晰；与计算机及相应的软件技术组合，ＬＳＣＭ 实现了连续光学切片，广泛应用于生物三维结构重组及动态分析。目前，激光共聚焦显微技术已成功应用于生物芯片技术、激光显微操作系统、细胞骨架研究、生理生化及胚胎学研究、基因定位等领域。多光子技术的发展，进一步改善了ＬＳＣＭ 成像清晰度，拓宽了ＬＳＣＭ 在生物学领域中的应用。本文叙述了ＬＳＣＭ 的基本原理及其在生物学研究中的应用。

激光扫描共聚焦显微镜的原理及其在植物学中的应用概况

激光扫描共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope,LSCM)技术是先进的分子和细胞生物学研究技术。LSCM具有高分辨率,可以实现无损伤连续光学切片,对活体或固定的组织细胞进行定性定量检测和定时定位分析。为进一步了解并应用LSCM技术,对LSCM的基本原理及LSCM技术在植物学研究中的应用及展望进行了综述。