ACAIC 2023 | 生物光學成像技術創新論壇圓滿閉幕
【化工儀器網 會議新聞】生物光學成像是指利用光學的探測手段結合光學探測分子對細胞或者組織甚至生物體進行成像，來獲得其中的生物學信息的方法。 如果把生物光學成像限定在可見光和近紅外光范圍，依據探測方式的不同生物光學成像可分為熒光成像、生物發光成像、光聲成像、光學斷層層析成像等，目前的相關研究呈現百花齊放的狀態。 
論壇現場
第八屆中國分析儀器學術大會(ACAIC 2023)于2023年11月28日在浙江杭州召開，本屆大會主題為“分析儀器創新進展、挑戰及對策”，為促進行業的溝通與交流，會議邀請了院士、知名學者、青年科技工作者和科技管理人員參會并作學術報告。11月30日下午，生物光學成像技術創新論壇(分論壇九)順利舉行。
現場觀眾
會議現場邀請到了中國科學院生物物理研究所研究員紀偉、中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所研究員史國華、上海市高端科學儀器技術創新中心隸創科技主任/教授康懷志、潘安 中國科學院西安光學制密機械研究所副研究員/中心主任潘安、華東師范大學教授陳建剛、復旦大學附屬浦東醫院科主任/主任醫師游慶華六位專家學者為現場觀眾作精彩報告。為現場觀眾帶來超分辨成像、介觀顯微鏡、人工智能生物光學成像儀、高通量數字成像、超聲AI、國產醫療設備創新等精彩報告。
報告題目：單分子定位超分辨成像技術進展
報告人：紀偉 中國科學院生物物理研究所 研究員
報告人：紀偉 中國科學院生物物理研究所 研究員
報告伊始，紀偉研究員首先向介紹了干涉定位的成像原理，并向大家介紹了ROSE顯微鏡提升側向(XY)分辨率、ROSE-Z顯微鏡提升軸向(Z)分辨率；基于籠式結構的超穩冷凍定位顯微鏡介紹了冷凍熒光成像的優勢，同時介紹了冷凍電子斷層成像技術、細胞納米結構三維成像、結構生物學應用等多項創新技術。
紀偉研究員介紹道，基于干涉定位技術研制ROSE顯微鏡，可實現5納米XY分辨率量；研制ROSE-Z顯微鏡，可實現5納米Z分辨率；ROSE&ROSE-Z顯微鏡可用于細胞納米結構解析。基于冷凍定位技術研制冷凍定位顯微鏡，可實現光電融合成像；冷凍顯微鏡可用于引導冷凍電鏡數據收集；冷凍顯微鏡可用于引導冷凍電鏡樣品減薄制備。
報告題目：介觀顯微物鏡研究進展
報告人：史國華 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所 研究員
報告人：史國華 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所 研究員
光學在生物醫學上具有多種強大的成像模態，這些模態目前都取得了重大進展，對疾病的理解和臨床治療具有重大的影響。隨著科研的發展和生物成像需求，人們對光學成像的要求逐漸向更深程度發展，2016年英國的University of Strathclyde提出一種特殊設計的物鏡，可實現6mm成像視場下，分辨率達到0.6um，被評為當年度全球物理十大突破，介觀顯微物鏡逐漸進入人們的視野。
介觀顯微介于宏觀與微觀之間，需要復雜的光學系統設計，專用性強，可以理解為低放大倍率，高數值孔徑的物鏡，可以對宏觀的對象實現微觀分辨率。隨后史國華研究院介紹了這項技術在以英國、美國、日本等國家為代表的國際領域取得的進展，以及相應的應用領域。目前，醫工所也在相關領域取得了一定的進展，并產出了相應的物鏡，相比同類型產品檢測難度有所降低，更易使用。
介觀顯微鏡目前重要的應用領域為智能化數字病理診斷，能夠解決臨床重大問題，如惡性腫瘤的檢測。隨后史國華研究員介紹了智能數字式半自動顯微鏡(Leica DM 4000M)、VENTANA 數字病理切片掃描儀(Roche)等設備，指出介觀顯微鏡主要服務于基礎生物技術研究、數字醫療教學、臨床病理診斷等領域。最后，史國華研究員也表達了對物鏡發展的期待，未來將和課題組成員繼續努力，為醫療診斷行業貢獻力量。
報告題目：人工智能生物光學成像儀器研發與應用
報告人：康懷志 上海市高端科學儀器技術創新中心隸創科技主任/教授
報告人：康懷志 上海市高端科學儀器技術創新中心隸創科技主任/教授
康懷志主任從圖像顯示、光學系統、變倍放大、運動控制、實時圖像分類、實時圖像拼合融合、自動聚焦算法等幾個部分介紹了智能生物成像儀器及關鍵技術。同時指出了高清光學成像系統對設備的光源、透鏡、濾光器、探測器等方面的要求。自動變倍放大技術對透鏡組的數量和布局、透鏡的屬性、自動調焦機構等幾個方面做出了相應的要求。
目前優質的生物光學成像儀器結構具有實時自動掃描、信息網絡化、智能一體、服務臨床場景等四個方面的功能特點，在主機上方面可以做到結構簡單、性能穩定、體積小、操作簡單，進而做到獨立模塊化運作、可拓展、可調配、操作簡單。掃描成像及圖像拼接可以通過圖像匹配技術計算用于匹配參考圖像和待匹配圖像的特征點，基于特征點進行特征點匹配，最后通過匹配的特征點進行圖像融合。儀器主要應用于基礎生物技術研究、數字醫療教學、臨床病理診斷等方面，是一項重要的診斷工具。
經過簡單的茶歇休息，精彩講座繼續展開。
報告題目：傅里葉疊層顯微成像技術：從高通量數字成像到大規模高內涵藥物篩選
報告人：潘安 中國科學院西安光學制密機械研究所 副研究員/中心主任
報告人：潘安 中國科學院西安光學制密機械研究所 副研究員/中心主任
高通量數字顯微鏡在科學研究、醫療健康、藥物篩選領域是剛需儀器，數字醫療+人工智能無疑是醫療行業的重要發展趨勢。如何在診療過程實現高質量讀片無疑是一項重要的課題。相比于檢驗，影像科室，病理科的人員素質要求高，培養周期長，人工讀片效率低。而AI病理分析則為這一困境提供了破局之策，相比于人工讀片，AI病理分析可以節省70%的時間，成功率平均達到50-60%，但是目前市場上缺乏病理科高質量讀片儀器。
光學成像的誕生與發展是時代的必然產物。千百年來，人們對長駐影像的渴望和對影像記錄和信息傳播分享的需求，推動了光學成像技術的變革。可以說，其從無到有、從黑白到彩色、從靜態到動畫，依托的便是光學成像技術的變革。傅里葉疊層顯微成像術證明了并非只有干涉才能記錄相位，分辨率可以突破系統行射限制，一個算法完成相位恢復、合成孔徑、上采樣。傅里葉疊層顯微成像術依托光場調控和非干涉相位恢復算法，能夠應用于病理學和光學遙感。
報告題目：超聲AI在臨床多科室的應用研究
報告人：陳建剛 華東師范大學 教授
報告人：陳建剛 華東師范大學 教授
陳建剛從背景與原理、數字病理學、藥物篩選應用、下一步計劃等四個方面基于高質量病理重構結果的AI分類與識別。針對術中病理制片時間長，提出基于相位的虛擬染色方法
推動科研最后一公里，研發高通量顯微鏡，服務科學儀器與醫療市場。
超聲人工智能肺炎輔助診斷技術可以應用于超聲人工智能肺炎輔助診斷技術、超聲氣胸自動診斷技術、下腔靜脈自動測驗技術、B線自動檢測、視神經鞘直徑測量、基于流體動力學模型的無創顱內壓監測等急救急癥，同時，該技術還可適用于麻醉、骨科、中醫、腫瘤、消化、產科等領域，具有豐富的適用場景。
報告題目：從臨床醫療實踐角度淺述國產醫療設備的創新方向及系統性評估
報告人：游慶華 復且大學附屬浦東醫院 科主任/主任醫師
報告人：游慶華 復且大學附屬浦東醫院 科主任/主任醫師
隨著人口老齡化和健康意識的提高，預防和早診早治逐漸成為醫療領域的主旋律，分級分層治療已是必然，醫院端診療地位逐漸下降，而醫院前端和醫院后端醫療市場成為醫療持續增長的最大引擎，但國產化醫療設備卻不能滿足市場需求，處于尷尬的境地。目前的科學儀器主要用于基礎科學研究、實驗和分析，極少直接用于臨床診療。
游慶華主任坦言國產醫療設備存在設計工藝差、性能不穩定、準確率不高、缺乏定期疫準和檢測等問題。接著，他從技術瓶頸難以克服、資金投入的缺乏、政策支持力度不足等三個方面分析了國產醫療設備面臨的困境。同時他指出，國產醫療設備儀器廠商在設計時應面對市場需求，對應用場景和系統性要素評估，不能“閉門造車”，切實滿足市場需求。他期待未來醫療檢測的篩查數據和結果能夠及時上傳形成醫療大數據庫，為政府和主管部門制定相關政策提供有效的科學支撐。
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