姚悦 1,2裴浩杰 1,2李浩 3万嘉晨 1,2[ ... ]马辉 1,2,*
作者单位
摘要
1 清华大学深圳国际研究生院,广东 深圳 518055
2 广东省偏振光学检测与成像工程技术研究中心,广东 深圳 518055
3 北京大学深圳医院病理科,广东 深圳 518036
数字病理技术利用经过数字化的病理样本显微图像及其特征,并配合人工智能技术,实现生物组织病变特征的定量评估和判定,辅助临床医生做出诊断结论。利用偏振光照明和偏振探测可以实现全偏振成像,图像每个像素的偏振特征都包含更加丰富的信息,特别是普通光学成像难以获得的亚细胞超分辨微观结构特征信息,可为病变组织的识别和定量评估提供更为有效的手段。本文总结了全偏振成像技术,并结合典型临床应用归纳总结了全偏振显微图像的数据分析方法和最新进展。
医用光学 全偏振显微成像 偏振数字病理 偏振特征提取 机器学习 
中国激光
2024, 51(9): 0907008
作者单位
摘要
华南师范大学生物光子学研究院,广州 510631
深度学习使辅助诊断的软件能够更积极有效地开发和应用,但是组织病理学图像的颜色变化降低了这些算法的性能。染色归一化可以解决扫描仪效应、不同的染色方法、患者的疾病状态、染色时间等因素产生的图像异质性。虚拟染色可以摆脱载玻片染色,减少载玻片的制备步骤,为临床缩短样本的制备时间,节省大量的成本。在缺乏注释训练数据的情况下,病理图像数据增强可用于创建具有纹理和颜色、样式逼真的人工样本来促进网络训练。本文就组织学病理图像在深度学习病理分析中染色处理的染色归一化、虚拟染色和数据增强等方面展开综述,为组织学病理图像在临床上的应用和研究提供参考。
组织学病理图像 染色归一化 虚拟染色 数据增强 深度学习 histological pathology images staining normalization virtual staining data enhancement deep learning 
激光生物学报
2022, 31(6): 481
作者单位
摘要
1 海南省生物医学工程重点实验室, 海南大学 生物医学工程学院, 海南 海口 570100
2 海南大学 计算机科学与技术学院, 海南 海口 570100
数字病理凭借其便捷的存储、管理、浏览、传输等特点,为远程病理会诊及联合会诊带来了新契机。然而,显微镜的视场有限,在保证分辨率的前提下,无法兼顾全景成像。全景数字病理的提出弥补了这一缺陷,其在保证分辨率的同时可兼顾全景成像。但单张切片仅能实现单靶点检测,而疾病诊断需同时观测多个靶点的表达情况。近年来,多靶点全景数字病理技术发展迅速,因其在药物研发、临床科研以及基础科研等领域有巨大的应用潜力而广受关注。该系统凭借视场大、颜色多、通量高的特点,可在短时间内原位检测整张组织切片上的多种生物标记物的表达情况,借以识别组织上每个细胞表型、丰度、状态及其相互关系。本文首先梳理了数字病理、全景数字病理以及多靶点全景数字病理的发展过程,并简要介绍发展过程中技术的更新迭代,以及发展多靶点全景数字病理的重要性。然后,分别从生物样本准备、多色光学成像以及图像处理3个部分重点介绍多靶点全景数字病理。接下来,阐述了多靶点全景数字病理在肿瘤微环境与肿瘤分子分型等生物医学领域的应用情况。最后,对多靶点全景数字病理的技术优势、目前面临的挑战及其未来的发展趋势进行了总结。
多靶点全景数字病理 生物标记物 多色成像 图像处理 multi-target panoramic digital pathology biomarkers multi-color imaging image processing 
中国光学
2022, 15(6): 1258
潘安 1,2,*高宇婷 1,2王爱业 1,2高慧琴 1,2[ ... ]姚保利 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
2 中国科学院大学,北京 100094
傅里叶叠层显微成像术是近年来提出的新型计算成像技术,它有效解决了传统显微成像中分辨率与视场制约的问题,无需对样本进行机械扫描便能获得十亿像素级的高通量图像,有效解决传统数字病理扫描仪器的拼接伪影、重影、拼接成功率低、景深狭小、效率偏低等问题。近年来更是发现其不单是解决视场与分辨率制约的工具,更是解决一系列权衡问题的范式,从而迸发出源源不绝的生命力与应用潜力。本文全方位概述了傅里叶叠层显微成像术技术9个方面的发展趋势,简介了其起源与基本原理,着重综述了其在面向下一代数字病理成像分析仪的多个阶段与最新进展。指出其在这一应用方向上已进入“10-100”的产业化阶段。讨论了其产生大规模社会经济效益的可能性,其极有可能给数字病理行业及其上下游相关行业带来突破进展。尽管如此,作为典型交叉领域仍有不尽人意之处,包括科学问题、技术问题、工程问题及行业问题,需要多方共同努力推进,展望了未来技术与工程发展方向。
数字病理学 全划片成像 计算成像 高通量 高内涵 傅里叶叠层显微成像术 Digital pathology Whole slide imaging Computational imaging High-throughput imaging High-content imaging Fourier ptychographic microscopy 
光子学报
2022, 51(7): 0751408
作者单位
摘要
1 重庆大学 光电技术与系统教育部重点实验室,重庆 400044
2 重庆大学附属肿瘤医院 病理科,重庆 400030
卷积神经网络在癌症病理图像分割中具有突出表现,但在临床应用上依然面临着切片染色多样、分辨率差异大等挑战。针对上述问题,提出了一种病灶分割网络HU-Net,提高了癌症病理图像的分割精度。HU-Net使用U-Net网络作为基本结构,利用经过预训练的EfficientNet-B4作为网络特征编码器,解码器部分在U-Net网络上进行改进,将不同深度特征重新进行组合进行特征融合,提升了深层特征在预测中的作用。在此基础上,利用各深度层融合特征预测输出,构建多损失函数共同训练,使深层语义信息更具鉴别力。最后,采用改进的通道注意力模块对融合特征进行选择,使网络对不同分辨率图像的适应性增强,提升了模型筛选重要特征的能力。在BOT数据集和SEED数据集上分别进行癌症病灶分割实验,所提方法的DICE系数得分在两个数据集上分别达到77.99%和82.94%,准确度得分分别达到88.52%和87.42%。该方法相较于U-Net和DeepLabv3+等网络有效提升了癌症病理图像病灶分割精度,实现了更准确的癌症病灶定位和分割。
计算机图像处理 分割算法 特征融合 癌症 病理图像 深度学习 Computer image processing Segmentation algorithm Features fusion Cancer Pathology image Deep learning 
光子学报
2022, 51(3): 0310001
蔡双双 1,2郑龙飞 1,2曾碧新 1,2李润 3徐敏 2,4,*
作者单位
摘要
1 温州医科大学生物医学工程学院, 浙江 温州 325035
2 温州医科大学激光与光子生物医学研究所, 浙江 温州 325035
3 费尔菲尔德大学机械工程系, 美国 康州 06824
4 费尔菲尔德大学物理系, 美国 康州 06824
结合光的强度传输方程和微分干涉相差(DIC)显微镜设计了一套定量相位显微成像系统,用以同时揭示癌变过程组织微结构的三维改变以及由此导致的光散射特性的变化。采集257例乳腺浸润性导管癌未染色石蜡包埋组织切片的DIC图像,由强度传输方程获得其二维分布相位图,并由散射相定理进一步导出空间分辨的光散射特性图。结果表明:乳腺浸润性导管癌的分级与组织的约化散射系数、各向异性因子高度相关;随着癌症分级的提高,乳腺浸润性导管癌组织的约化散射系数显著增大,各向异性因子显著减小。利用所得的光散射特性参数预测乳腺浸润性导管癌的癌症分级,准确率可达88%。DIC显微镜自身具有的无标记、高图像衬度等特点使得该实验方法也可以用于新鲜组织或冰冻组织切片,并可用于实时、快速的病理诊断。
医用光学 定量相位成像 强度传输方程 微分干涉相差显微镜 散射相定理 光学病理术 
中国激光
2018, 45(3): 0307015
作者单位
摘要
1 广州计量检测技术研究院, 广东 广州 510663
2 中山大学物理科学与工程技术学院, 广东 广州 510275
3 华南师范大学激光生命科学研究所教育部重点实验室, 广东 广州 510631
原子力显微镜(AFM)由于具有纳米量级的空间分辨率和皮牛(pN)量级的力分辨率已经在活细胞和细胞组织超微结构的研究中取得重大进展, 该技术为细胞生物力学的研究提供了新方法。通过力曲线可以得到与单个细胞的力学性质相关的信息。细胞弹性的变化是生物细胞发生病变的特征之一。利用AFM研究各种细胞的弹性特性, 为疾病的早期诊断和治疗以及病理机制的研究提供了一种强有力的工具。本文主要综述了近些年用AFM技术研究疾病相关的细胞弹性特性的应用新进展, 如发现多种类型的癌细胞都比健康细胞软, 以及在相关血液性疾病(如冠状动脉疾病、高血压和糖尿病)中红细胞的弹性也发生了变化。这些特性可对疾病的辅助诊断提供参考, 为病理学和临床医学研究提供了新依据。
原子力显微镜(AFM) 细胞弹性 病理学 Atomic force microscopy (AFM) cell elasticity pathology 
激光生物学报
2013, 22(2): 97
作者单位
摘要
1 福建省肿瘤医院病理科, 福建 福州 350014
2 医学光电科学与技术教育部重点实验室, 福建省光子技术重点实验室, 福建师范大学, 福建 福州 350007
3 南京军区福州总医院遗传病分子诊断研究中心, 福建 福州 350001
表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering, SERS)技术作为鉴定生物分子种类最有力的分析工具之一, 具有灵敏度高、特异性强、稳定性好及检测条件温和等优点。目前, SERS技术在肿瘤病理领域的应用尚处于起步阶段, 但已显现出良好的应用前景和发展空间。该文简要介绍了SERS的机理、特性及活性基底, 并对SERS技术在肿瘤病理的研究进展、局限性及潜在应用价值方面做较为全面的综述。
表面增强拉曼散射(SERS) 肿瘤病理 超敏感检测 surface-enhanced Raman scattering (SERS) tumor pathology ultrasensitive detection 
激光生物学报
2012, 21(2): 103
作者单位
摘要
1 上海交通大学医学院附属仁济医院神经外科, 上海 200127
2 上海交通大学医学院附属仁济医院皮肤科, 上海 200127
目的: 通过对鼠G422脑胶质瘤脑及腋部皮下移植瘤模型HPPH光动力学治疗, 从肉眼、肿瘤生长曲线、病理、观察各剂量组疗效, 并与对照组及HpD作对比, 寻找HPPH-PDT治疗鼠G422脑胶质瘤合适的HPPH剂量。方法: 建立鼠G422脑胶质瘤脑及腋部皮下移植瘤模型, 设立空白对照组、单注射HPPH 0.45 mg/kg组、单注射HpD组、单665 nm激光照射组、单630 nm激光照射组、HPPH-PDT各组(0.15 mg/kg、0.3 mg/kg、0.45 mg/kg组)、HpD-PDT 5 mg/kg组。单注射HPPH组、HPPH-PDT组和单注射HpD组、HpD-PDT组自尾静脉推注入光敏剂, 24小时后以波长665 nm的半导体激光照射HPPH-PDT组和单665 nm激光照射组肿瘤, 功率密度200 mW/cm2, 每光斑照射17 min, 能量密度为204 J/cm2; 功率密度100 mW/cm2, 每光斑照射34min, 能量密度为204 J/cm2; 以波长630 nm的半导体激光照射HpD-PDT组及单630 nm激光照射组肿瘤, 功率密度200 mW/cm2, 每光斑照射20 min, 能量密度为240 J/cm2。肉眼观察肿瘤外形变化, 测量(治疗前、3、5、7、9 d)肿瘤体积, 于PDT后9 d处死鼠, 取肿瘤、肿瘤边缘、正常脑组织, 作病理检查。结果: 可见未经光动力治疗对照组肿瘤迅速生长,第9天体积平均长至治疗前的4.86~5.97倍, HPPH-PDT 0.3 mg/kg、0.45 mg/kg组与治疗前体积平均比是0.94及0.97倍,HPPH-PDT 0.15 mg/kg组是1.09倍、HpD-PDT组是1.6倍, 光动力学组肿瘤的生长速度明显低于对照组, P值<0.05,有统计学差别, HPPH-PDT 各组优于HpD-PDT组。HPPH-PDT 0.3 mg/kg、0.45 mg/kg组抑瘤效果优于HPPH-PDT 0.15 mg/kg组、HpD-PDT组(P值<0.05,有统计学差别)。HPPH-PDT 0.3 mg/kg、0.45 mg/kg组抑瘤效果相似。在同样能量密度时高功率密度组第9天疗效较低能量密度稍好,但无统计学差别。故由抑瘤效果层面分析HPPH-PDT对鼠G422脑胶质瘤有抑制作用, 并与HPPH剂量相关, 适宜的剂量为0.3 mg/kg; HPPH-PDT对鼠G422脑胶质瘤的抑瘤作用较HpD-PDT强。从病理观察鼠G422脑胶质瘤脑及皮下移植瘤各剂量HPPH-PDT组及HpD-PDT治疗组, 治疗9 d后仅个别标本肿瘤组织及细胞已消失, 大部分肿瘤组织明显变性坏死, 但深部仍有带活性肿瘤细胞, 与对照组成巢状生长大片活性肿瘤细胞有明显差别。且坏死程度, HPPH-PDT组明显优于HpD-PDT组, 0.3 mg/kg、0.45 mg/kgHPPH-PDT组优于0.15 mg/kg HPPH-PDT组, 0.3 mg/kg、0.45 mg/kg HPPH-PDT组两组程度相似, 故0.3mg/kg是较合适的HPPH-PDT光敏剂剂量。结论: 从抑瘤效果、病理分析, HPPH-PDT对鼠G422脑胶质瘤生长有抑制作用, 抑瘤效果与HPPH剂量有关, 适宜的剂量为0.3 mg/kg; HPPH-PDT对鼠G422脑胶质瘤抑瘤效果较HpD-PDT强。
鼠G422脑胶质瘤 肿瘤生长曲线 病理 HPPH-PDT HPPH-PDT mice g422 glioma vegetal curve of tumor pathology 
应用激光
2012, 32(5): 446
作者单位
摘要
1 上海黄浦区中心医院,上海激光医疗中心,200002
2 中科院上海硅酸盐研究所,200050
目的:通过卤化银光纤CO2手术刀辐射草兔脱水前后组织的病理和形成孔道的深度宽度变化推理该光纤进入内腔、内脏治疗的可行性.方法: 白色草兔四只,氯胺酮静脉麻醉(40mg/kg),剖开胸腹腔,依次取胃、舌、肾肝、心等组织分别用2瓦、4瓦、6瓦分三组进行连续辐射3秒;并对相应的另一半组织无水酒精脱水,24小时后依上法进行激光辐射分别观察组织病理及孔道变化.每次每组每个组织不少于5个标本.另外对?紊鲎橹凶悸龀宸?比较相同功率、连续和脉冲辐射的损伤程度.结果: (1)用2W(0.576kJ/cm2),4W(1.182kJ/cm2),6W(1.782kJ/cm2)连续辐射草兔损伤深度和宽度有显著差异呈正向直线关系,依次肾>肝>心>胃>舌.(2)辐射组织激光能量越大孔道越深,孔径越大,呈锥形.(3)组织脱水比与损伤程度呈正向非比例关系. 结论: 卤化银CO2激光光纤对组织有良好的气化、切割、烧灼、炭化作用,在开胸(腹)条件下组织损伤与激光能量有正向关系与水分多少无明确关系.推理该治疗仪进行内腔内脏治疗进行气化、切割的可行性.
卤化银光纤 CO2激光 病理 halogenated-silver glass fiber CO2 laser pathology 
应用激光
2003, 23(3): 185

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