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國產(chǎn)數(shù)字全息顯微鏡高光時刻——飛時曼DHM500
近日，專業(yè)線上論文平臺《表型組學(xué)》（Phenomics）在線發(fā)表了復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)人類精子庫江峰主任團(tuán)隊(duì)題為A Preliminary Study on the Evaluation of Human Sperm Head Morphology with a Domestic Digital Holographic Image System的研究論文。
在該論文研究過程中應(yīng)用的正是蘇州飛時曼精密儀器有限公司生產(chǎn)的我國內(nèi)頭款商品化的數(shù)字全息顯微鏡FM-DHM500，國內(nèi)對數(shù)字全息顯微術(shù)的研究還處于起步階段,此款儀器補(bǔ)充了國內(nèi)此領(lǐng)域儀器的空白。
DHM數(shù)字全息顯微鏡是一種涉及信息光學(xué)技術(shù)、全息攝影技術(shù)、光電子技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)的綜合性技術(shù)。目前，在歐州、美國、日本和新加坡的技術(shù)研究都有應(yīng)用DHM的案例。
DHM數(shù)字全息顯微鏡具有非接觸、無損、無標(biāo)記和高分辨率的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗梢垣@得光場中物體的振幅和相位信息。因此，它適用于生物樣品，特別是活性組織和細(xì)胞的顯微鏡觀察和定量分析，并已成為數(shù)字全息術(shù)應(yīng)用研究的熱點(diǎn)。例如HeLa細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DHM可以動態(tài)獲得高分辨率的細(xì)胞相差顯微圖像，可用于分析細(xì)胞的生長、變化和運(yùn)動。通過進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)備和重建算法，DHM將被廣泛應(yīng)用于活組織和細(xì)胞的動態(tài)觀察，從而促進(jìn)對生物過程的理解和生命科學(xué)研究的發(fā)展。
江峰團(tuán)隊(duì)在日常研究中發(fā)現(xiàn)，使用生物顯微鏡，只能觀察到精子頭部細(xì)胞的二維圖像，是平面圖片的采集與呈現(xiàn)。并不能觀察到頭部的高度，而恰恰是精子頭部高度的數(shù)據(jù)對區(qū)分正常精子與缺陷精子細(xì)胞有著至關(guān)重要的影響。
在此項(xiàng)研究中，采用國產(chǎn)飛時曼DHM500數(shù)字全息顯微鏡系統(tǒng)定量檢測精子頭部。結(jié)果顯示，畸形精子癥組的精子頭部高度明顯低于正常組。而這一發(fā)現(xiàn)對精子頭部大小的評估對臨床檢測是有益的。此項(xiàng)研究屬于探索性研究。此研究的結(jié)果揭示了精子頭部結(jié)構(gòu)的三維外觀差異，說明在原始微觀結(jié)構(gòu)觀察和檢測方法的基礎(chǔ)上仍有很大的改進(jìn)空間。由于使用了飛時曼DHM500數(shù)字全息顯微鏡系統(tǒng)進(jìn)行觀察研究，使得精子頭部的全息圖像可以獲得完整的三維信息。
江峰團(tuán)隊(duì)的研究應(yīng)用飛時曼國產(chǎn)數(shù)字全息顯微鏡技術(shù)，突破性地對畸形精子癥患者精子頭部形態(tài)進(jìn)行三維定量分析，揭示畸形精子這一特殊人類表型與捐精者正常形態(tài)精子三維結(jié)構(gòu)上的差異。評估精子頭部完整的結(jié)構(gòu)和組成信息有應(yīng)用于臨床實(shí)踐的潛在價值，尤其是精子頭部結(jié)構(gòu)與精子受精能力、胚胎發(fā)育之間的關(guān)系值得進(jìn)一步深入研究。此外使用數(shù)字全息顯微鏡技術(shù)，還發(fā)現(xiàn)了精子尾巴運(yùn)動的光學(xué)錯覺。精子的尾巴似乎以對稱的方式移動，但事實(shí)上，尾巴只能側(cè)向移動，這似乎意味著精子只能繞一個圈向前游。這將*改變?nèi)藗儗踊盍捌鋵ψ匀皇芫挠绊懙睦斫?，為不健康畸形精子的鑒定和診斷工具的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
數(shù)字全息成像作為一種新型的實(shí)時、非破壞性的全視場三維定量成像方法，特別適于無染色劑標(biāo)記生物活細(xì)胞的定量成像和實(shí)時動態(tài)監(jiān)測，是目前國內(nèi)外光學(xué)與生物醫(yī)學(xué)交叉學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前數(shù)字全息顯微成像已經(jīng)成功應(yīng)用于活體細(xì)胞的形貌檢測、生物學(xué)參數(shù)、生理狀態(tài)分析、藥效反應(yīng)、細(xì)胞動力學(xué)分析等領(lǐng)域，它所提供的定量生物信息可為生物醫(yī)學(xué)研究提供更加豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有利于發(fā)現(xiàn)新的生物現(xiàn)象，推動和輔助藥物篩選和臨床診斷的快速發(fā)展。在目前研究工作的基礎(chǔ)上，數(shù)字全息技術(shù)可進(jìn)一步與內(nèi)窺鏡技術(shù)和芯片技術(shù)結(jié)合，用于早期惡性腫瘤的診斷和其它病理學(xué)根源探究，使得臨床診斷成為可能。