萨北储层微观孔隙结构随机重建及评价

对萨北开发区高含水期砂岩油层的微观孔隙进行了研究,从岩芯切片入手,采用多向扫描、二维图像统计分析、随机模拟等多项技术,重建萨北开发区油层孔隙网络模型,再现油层微观几何特征,实现了定量计算储层岩石的宏观物性参数以及正确评价储层传导流体的能力,为开发区进一步挖潜(三次采油)提供了技术支持。

多尺度数字岩石建模进展与展望

数字岩石技术可对岩心进行精细数字化表征,结合数值模拟方法研究微观岩石物理属性。非常规储层岩石在不同尺度上表现出不同的特征,多尺度成像技术能以亚纳米—毫米级分辨率观测不同尺度的岩石微观组构,然而单一分辨率扫描方法无法解析跨尺度结构信息,构建多尺度、多分辨率、多组分的数字岩石模型是解决这一矛盾的关键方法。通过系统的调研,将现有的多尺度数字岩石建模方法分为两大类,分别为基于混合叠加、模板匹配和深度学习的图像融合建模方法,以及带有显式微孔网络、仅添加额外喉道和含裂缝系统的孔隙网络整合建模方法。其中:图像融合建模法能够真实反映不同尺度岩心的孔隙、矿物三维分布并进行多物理场模拟,但受计算效率限制难以实现尺度差异较大的混合建模;孔隙网络整合法能够实现多个连续尺度的建模,模型储存空间小且数值模拟效率高,但可研究的物理属性受限。此外,数字岩石工作流程还存在如何精确提取矿物、如何确定适当的代表性体积元大小等共性问题。笔者认为下一步探索方向为:利用实验数据优化建模,按需研究物理属性建模及结合均化等效理论建模,以早日形成具体的应用体系,支撑实际测井解释及油气藏开发。

圆谐-傅立叶矩图像重建误差分析

讨论了用低阶圆谐-傅立叶矩重建图像时的固定图像重建误差和平稳随机场重建误差,给出固定图像重建误差函数和统计性误差函数的图形,并对误差进行了分析.结果表明,随着阶数的升高固定图像重建误差迅速下降,而且大图像的误差小于小图像;统计性归一化重建误差也随着矩数的增加明显减小.

STORM和STED显微成像技术特点的比较

随机光学重建显微镜(stochastic optical reconstruction microscopy,STORM)技术和受激发射损耗(stimulated emission depletion,STED)显微镜技术是近年来发展迅速的两种超分辨率荧光显微镜技术。这两种技术均提供超越传统荧光显微镜分辨率成像的功能,具有多色显像,三维成像以及活细胞内成像的潜力。在这篇综述中,我们关注两种技术荧光控制、激光强度等技术参数设定,同时结合样品制备、图像采集与处理等流程优化对比两者在分辨率、图像采集时间及具体应用中的优劣。STORM可获得更高的三维分辨率,但可能需要更长的图像采集时间。STED需要较高损耗光强度,却能在图像采集后立即生成超分辨率图像,不需要额外图像数据处理。最终,选择STORM和STED不仅取决于技术的具体应用,还取决于操作者优化各环节技术参数的能力,从而决定图像质量。

二抗物种特异性对双色STORM成像的影响(特邀)

随机光学重建显微术(STORM)基于免疫荧光标记技术,具有原理易懂、光路简单、分辨率极高等特点,一直受到科研工作者的青睐,但分辨率的提升对抗体的特异性提出了更高的要求。相较一抗直接标记,“一抗+二抗”的间接标记法在实际应用中普适性更强。二抗相对一抗存在物种特异性的问题,生产时需要对其进行预吸附来提升物种特异性。为了探究二抗物种特异性对双色STORM成像的影响,基于经典的红细胞骨架模型中血影蛋白N端和C端的互斥位置关系,对二者使用高、低吸附二抗标记后分别进行双色STORM成像,对照模拟中有无信号串扰条件下的互相关分析结果,结果表明低吸附二抗会造成二者共定位的假象。进一步,分别通过高、低吸附二抗对MDA-MB-231乳腺癌细胞CD47和PD-L1两种膜蛋白进行双色STORM成像,结果揭示两种蛋白无共定位关系。本研究为二抗物种特异性的评估提供了一种基于红细胞骨架结构模型的超分辨成像新策略,助力双色STORM成像精准阐明蛋白分子互作关系。

多色单分子定位超分辨显微成像术

多色成像作为超分辨成像技术的重要延伸,极大地增强了人们研究亚细胞结构定位与交互关系的能力,从而有助于研究者深入理解细胞内复杂的生命现象与过程。基于单分子定位超分辨显微成像术(SMLM)工作原理的特殊性,已实现了激发依赖、激活依赖、分光依赖等数种有特点的多色成像方法。介绍6种主要的多色单分子定位超分辨显微成像技术,从分色能力、光谱窜扰、数据采集效率等角度分析了各方法的优缺点,并讨论了与多色成像相关的细胞固定方法,帮助研究人员根据自身实验需求选择合适可靠的多色成像手段研究相应的科学问题。

荧光显微成像用于研究卵母细胞减数分裂过程

动力蛋白、微管蛋白以及染色体在卵母细胞减数分裂过程中起着重要作用,但目前传统荧光成像方法受到衍射极限的限制,分辨率较低,无法达到卵母细胞减数分裂对成像的要求。首先构建了卵母细胞体外正常成熟体系和原钒酸钠(SOV)作用下的异常成熟体系,然后基于共聚焦显微技术和随机光学重建显微技术(STORM)两种荧光成像方法,研究卵母细胞减数分裂过程中动力蛋白和微管蛋白的定位以及染色体的形态与结构。荧光显微成像结果表明:在正常成熟体系中,动力蛋白分布、微管蛋白形成的纺锤体以及染色体的形态与结构能反映卵母细胞发育的不同阶段;在SOV作用下,纺锤体结构异常率增加,出现桶状、细长、团缩、杂乱、梨状、多极等典型异常纺锤体结构,染色体结构异常率也相应增加。STORM结果更清晰地展现了纺锤体结构信息,三维STORM结果揭示了异常纺锤体的紊乱情况,该方法为卵母细胞减数分裂过程研究提供了精度更高的成像手段。

基于并行计算优化的WindSTORM PLUS算法

随机光学重建显微镜(STORM)关键技术包括大量随机闪烁图像的数据定位与重建算法,而现有的常用开源算法在大数据量情况下存在用时过长或内存受限等限制,影响了STORM技术的进一步推广应用。基于MATLAB和并行计算的方法构建了WindSTORM PLUS开源算法,采用该算法进行单分子定位数据处理。在模拟数据集下,对比WindSTORM和ThunderSTORM,WindSTORM PLUS算法的处理速度提高了1000%,且对比WindSTORM,内存需求降低了60%。此外,搭建了easySTORM系统,在实验数据的处理耗时对比中,WindSTORM PLUS只有WindSTORM和Gauss-WLS的9%,验证了其在超大数据集下处理速度的优越性。WindSTORM PLUS开源算法为超分辨图像处理提供了一个新的高速处理方案。