近年来,精准医疗的发展如火如荼,在临床领域取得了广泛的使用,显著推动了医疗模式的发展与革新,成为未来医疗发展的主要方式之一。在2021国际计算成像会议,计算成像•解码生命产业论坛,凌云光技术股份有限公司科学图像BU总经理杨影女士带来了题为《精准成像赋能精准医疗》的报告分享,接下来就让我们以精准成像的视角,一起来看下计算成像在生命科学的应用吧!
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精准医疗实现个体化诊断与治疗
在正确的时间给予正确的治疗
2015年1月30日,奥巴马宣布“精准医疗计划”(Precision MedicineInitiatave),精准医疗一词由此跃入全球视野。2016年,中国国家卫计委会同科技部等部门,联合一批科学家拟定中国版的精准医疗计划,并逐步推进特色精准医疗产业。
作为生命医学的前沿领域,“精准医疗”是一种基于患者分子生物病理学、细胞生物病理学、基因生物学等特征,精准匹配进行的个体化诊断与治疗策略。它的核心理念是:在正确的时间给予正确的治疗,致力于有效提高病人的身体健康水平和寿命,同时做到大幅降低医疗费用。
这里主要体现在三个方面:首先是个体治疗,因人而异、针对不同的个体采用不同的治疗方式,比如药物治疗、细胞治疗、基因治疗和分子治疗等都是严格的个体化治疗;其次是时间轴,不同疾病在不同的阶段有不同的有效治疗手段,不同时间实施不同治疗方案;最后是环境特性,既需要看我们外部的生活环境,也需要考虑身体内部复杂的生物化学环境,来实施治疗方案。
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精准成像赋能精准医疗
推动医疗方式从普适性向精准化转身
见所未见,看见不能看到的目标,这是计算成像的目标。而区别于计算成像,精准成像是以满足用户需求特征为目标的成像实现!需要综合应用相机、光源、镜头、光路组合、计算资源和环境等因素,灵活构建光学系统,获得期望的目标信息。在生命医学领域,精准成像对高时空分辨率维度、智能化、对组织深度的探测方面,有着更高品质的成像要求。为了保障精准成像效果,需要灵活使用相机、灵活使用光源、灵活设计光学系统。
今天市面上已经出现了很多基于精准成像技术的现代精准医疗设备,比如基因测序仪、病理扫描仪、手术导航仪等。DNA遗传物质、细胞、分子、组织等信息的可视化,从而可以精确准确辅助医学研究和医学治疗,这也使得医疗方式从以往的普适性向精准化转身!
基于在医学诊断、医学治疗、医学预防的精准性和精确性,精准成像已经渗透到基因诊断、病理诊断、分子诊断、细胞诊断等生命医学领域的方方面面。比如,X光属于分子影像精准成像,目前结合了超声、红外成像,衍生出了多模态分子成像医疗设备;基因诊断和基因编辑,采用成像技术,可以看到碱基,在基因的层面来实施治疗;比如各种医疗显微镜,可以看到细胞和亚细胞层面的图像信息,进行细胞层面的治疗…
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凌云光精准成像医疗解决方案
更省时、更省力、更省成本
基于对相机、光源、光学系统的灵活设计和使用,凌云光提供器件、模组和服务支持,可以实现诸如同时看见高速高分辨大视场图像,立体大景深全聚焦光场,10亿像素级成像、多维多尺度等成像效果,能够更省时、更省力、更省成本真正助力精准成像的实现,广泛应用在医学诊断、医学治疗、医学预防等各个领域。
案例一:基因测序和基因筛查
激光光源精准设计保证:高稳定性和高信噪比、实现高荧光效率及视场均匀性>95%,大视场均匀成像;
高速光学自动聚焦实现快速双层聚焦,并搭配精准得系统成像设计实现大通量数据采集;
软件平台:硬件平台得联控、图像快速采集保存及亚像素级得目标矫正、拼接、融合等实现目标得精确定位和分析;
案例二:小动物活体成像
光源高稳定性及高信噪比及60w的设计满足更深皮下>2cm的荧光成像;
照明采用双侧照明设计更满足活体成像,保证均匀无遮挡;
灵活可配置得设计满足不同荧光染料及不同观测分辨率得要求;
案例三:分子影像荧光手术导航
吲哚菁绿(ICG)是一种用于医学诊断的花青染料。目前ICG在近红外835nm和短波红外>900nm均有好的响应。因此在手术导航中有两种方案:
可见光+近红外双通道成像;
可见光+短波红外双通道成像且具有更好得信噪比;
案例四:精准光源–解构样本特性的利刃
4.1 空间
更均匀精确结构光
用于血栓造模的点光化学光源
散斑衬比成像光源
荧光激发用高均匀性面光源
更深的穿透深度
SLD用于OCT组织层析成像光源、散射介质成像光源
4.2 时间
流式细胞频闪光源
自主设计作用距离不敏感高均匀性面光源
荧光时间分辨光源
配合光学斩波器实现荧光寿命时间分辨光源
4.3 强度
功率稳定性
推出了高稳定性恒功率激光器,恒流驱动器,恒温驱动器
功率自适应
根据被测样品可高精度调节功率强度,提升精准成像信噪比,降低光毒性危害
4.4 光谱
多通道光谱集成光源
针对荧光显微、阅片过程中所用的不同激发波长荧光染料,开发更适用于特征激发波长的光源系统
2021-12-21
2022-06-24
2021-06-07
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2015-04-29