如何選擇高階分析系統顯微鏡

經過這些年的發展，市場上出現了很多高階系統顯微鏡，這些儀器可以分為三大類：寬場螢光顯微鏡系統、共軛焦顯微鏡系統和雷射掃描型顯微系統。鑑於市場上儀器型號很多，而每台儀器的參數又頗為複雜，故研究人員在購買時頗感困擾，不知該如何選擇。

什麼是高階顯微系統？
高階顯微系統是對高分辨率顯微鏡所拍攝細胞影像的自動提取和分析。這些信息包括：單個細胞影像和各項指標，細胞群體的統計分析結果，細胞數量和形態的改變，亞細胞結構的變化，螢光信號隨時間的變化，螢光信號空間分佈的改變等等。人們往往因為特定的問題去設計實驗，在影像中找到答案的同時，其他的信息會帶來意外的新發現。
論文中單幅螢光顯微影像通常顯示的是陽性目標的有或無，強或弱，是定性分析。而高階顯微系統技術的研究對像不是一個或少數細胞，而是對大量細胞的同時觀察和分析，從大量影像中得到細胞群體的定量統計結果，結論更有科學說服力。因為分析的對像是完整的細胞，在一個實驗中可以同時使用多種螢光探針，大量細胞的多參數同時分析有助於更深入的了解複雜的細胞學機理和相互作用。
此外，高階顯微系統還有助於人為偏差的消除。人們往往會選擇比較好的細胞來拍攝和分析，而機器是客觀的，所有樣品的成像分析條件是完全相同的。高階顯微系統分析可在培養細胞、組織切片甚至3D培養上開展。它有著廣泛的應用，如藥物篩選、多參數功能研究、化學基因組學、靶標驗證和毒性檢測等。
高階顯微系統技術實現了高速顯微成像，以前耗時費力的工作瞬間完成，研究人員可綜合多量信息更快做出決策。在藥物靶標的確認、化合物的藥理和毒性篩選上，高階顯微系統分析優勢明顯，而對於復雜細胞學機理的研究，HCA所提供的有價值的信息可以幫助研究人員在日益激烈的科研競賽中勝出。

在選擇高階顯微系統時主要考慮三個方面：成像速度、成像質量和影像分析軟體功能是否強大。 

1.成像速度
高階顯微系統是在顯微鏡的基礎上搭建的高速顯微成像的平台，從所得影像中抽出一張和普通顯微鏡拍攝的影像沒有區別，也就是說，寬場螢光顯微鏡系統提供的是寬場螢光顯微影像，而共軛焦螢光顯微鏡系統提供的是共軛焦質量的影像。
高階顯微系統和普通顯微鏡最本質的區別在於成像速度極大提高。如果每個孔取一個視野，雙色螢光，Hoechst染細胞核，EGFP標記細胞器，硬體自動對焦，GE Healthcare的IN Cell 2000可以在約3分鐘內對整塊96孔板成像，在短短幾分鐘內得到將近200張照片。IN Cell 2000能夠高速成像是因為：
1）明亮的光源，和顯微鏡以液體光導纖維相連，光的傳輸效率高，顯著縮短曝光時間；
2）大芯片CCD相機可選擇，成像視野約是標準芯片相機成像視野的四倍，大芯片CCD相機一個視野就有可能捕捉到足夠的細胞用於統計學分析，節省 ​​很多時間；
3）在線細胞計數功能：微孔板各個孔中細胞的生長狀態可能會不同，在線細胞計數針對不同的孔自動調整拍攝視野數量，整體縮短實驗時間；
4）自動對焦：是提高成像速度的關鍵，IN Cell 2000提供基於激光的硬體自動對焦和基於影像對比度的軟體自動對焦，二者可結合使用。
雖然寬場螢光顯微鏡系統比普通寬場螢光顯微鏡成像速度快，共軛焦顯微系統比共軛焦顯微鏡成像速度快，但共軛焦型顯微系統未必比普通寬場螢光顯微鏡成像速度快，所以用戶需根據實驗的需要來選擇適合自己的高階顯微系統。IN Cell 2000雖然不是共軛焦系統，但其獨有的去卷積影像復原功能可以顯著提高影像的對比度和分辨率，提供可與共軛焦影像媲美的高質量的影像。

2、影像質量和成像速度之間的平衡
科研用戶既希望成像速度快，又希望影像質量好，可以考慮GE Healthcare的IN Cell 6000。它是以激光為光源的可變光闌線掃描共軛焦顯微系統，擁有專利的光學系統，成像完全可調：光闌完全打開時成像速度最快，完全共軛焦模式去除背景最有效，光闌打開的程度在1-3 AU之間可調，可以針對不同的需求調節共軛焦程度，達到成像速度和影像質量的優化組合。IN Cell 6000感光成像採用550萬像素新一代 s CMOS相機，噪音比CCD相機低五倍，超高靈敏度並縮短曝光時間，比標準相機的視野大四倍。

3、影像分析軟體
科研用戶檢測的指標複雜多樣，除了基本的模塊式分析工具，還需要有更強大的分析軟體允許用戶自主定義分析程序。GE Healthcare的高內涵平台除了基本的分析工具，還提供IN Cell Developer Toolbox客戶自定義分析軟體，可以分析各種實驗的影像結果。針對特定的實驗，用戶使用一系列的影像分析工具來編寫自己的分析程序，包括：高級區分（segmentation）工具，影像處理工具，自定義測量值，宏子程序等。Developer Toolbox曾獲得2006年全球最佳生物影像分析軟體獎（美國知名科學雜誌《Scientific Computing》頒發）。
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