圖像識別的細(xì)胞計數(shù)方法,是基于光學(xué)顯微成像的分析系統(tǒng),具有直接測量、完整計數(shù)、結(jié)果直觀、重復(fù)性高等優(yōu)勢。測量方式的精密度與準(zhǔn)確度取決于細(xì)胞圖像的質(zhì)量和采樣量,即光學(xué)顯微系統(tǒng)不僅需要滿足分辨率與對比度的最佳成像質(zhì)量;同時還需要追求盡可能大的觀察視場,通過大采樣量來減小分析系統(tǒng)的統(tǒng)計誤差。
顯微成像系統(tǒng)--Microscopy
根據(jù)阿貝光學(xué)原理,照明光線對檢測樣品作用產(chǎn)生衍射光,然后通過物鏡收集各種衍射光,最終衍射光與透射光在像平面上發(fā)生干涉,得到樣品的顯微圖像。系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的是
顯微物鏡,直接決定了成像質(zhì)量。
數(shù)值孔徑NA
數(shù)值孔徑定義為物鏡可以收集光線的空間角度,數(shù)值孔徑?jīng)Q定了物鏡的分辨能力。
分辨率Resolution
分辨率定義為標(biāo)本上兩點之間的最短距離,觀察者或探測器仍可將其區(qū)分為單獨的實體。分辨率衡量成像系統(tǒng)再現(xiàn)物體細(xì)節(jié)的能力,同時受制于所使用的照明類型、探測器像素大小或光學(xué)元件功能等因素影響。
樣品細(xì)節(jié)越小,所需的分辨率越高。
值得注意的是,放大倍數(shù)的增加并不代表可以有更好的細(xì)節(jié)呈現(xiàn),需要有更高的分辨率。
放大倍數(shù):為了在熒光成像中獲得良好結(jié)果,理解放大倍數(shù)和分辨率的區(qū)別很重要。當(dāng)提到放大倍數(shù),指的是當(dāng)我們在顯微鏡下觀察一個對象時,它比原本放大了多少。
分辨率:與此相反,實際意義上的分辨率指的是圖片中我們能夠分辨多少細(xì)節(jié),這可能是主觀的。分辨率受到光的衍射極限的限制。
對比度 Contrast
光學(xué)顯微系統(tǒng)可以采用高數(shù)值孔徑的物鏡來產(chǎn)生高分辨率的圖像的,而缺乏足夠?qū)Ρ榷鹊母叻直媛蕦D像解析毫無價值。對比度定義為在圖像和相對于整個背景強(qiáng)度相鄰背景之間的光強(qiáng)度之差;在強(qiáng)度和/或顏色的差別創(chuàng)建圖像的對比度,使得樣本特征和細(xì)節(jié)變得可見。 其中是背景的強(qiáng)度,是樣品的強(qiáng)度。
視場(FOV)
視場代表著光學(xué)顯微系統(tǒng)能夠觀察到物體的范圍。視場的大小是由物鏡的放大倍率來決定的。相同的物鏡放大倍率下,光學(xué)系統(tǒng)的探測器(相機(jī)靶面)面積越大,視場越大。
細(xì)胞計數(shù)--Cell Counting
細(xì)胞的特性
透明物體和周圍介質(zhì)折射率相差微弱,光線通過比較透明的標(biāo)本時,光的波長(顏色)和振幅(亮度)都沒有明顯的變化。因此,用普通的光學(xué)顯微系統(tǒng)觀察活細(xì)胞(未經(jīng)染色)的時,其形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)往往難以分辨。
用化學(xué)染料染色以提高細(xì)胞成像的對比度和細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行區(qū)分。染料選擇性地從一個或幾個波長吸收光并且通過或反射所有其它波長。
活細(xì)胞的立體球狀結(jié)構(gòu),與細(xì)胞死亡后塌縮的扁平結(jié)構(gòu),使得活/死細(xì)胞在成像對焦時,不在同一焦平面上。
明場染色:化學(xué)染料通過與細(xì)胞器/細(xì)胞質(zhì)相結(jié)合;或是細(xì)胞脂膜的通透性選擇,來產(chǎn)生顏色(波長)的對比,從而使得細(xì)胞形態(tài)與狀態(tài)得以解析。
暗場熒光:熒光顯微鏡借助熒光染料標(biāo)記,在強(qiáng)烈的黑暗背景對襯下,即使熒光很微弱也很容易辨識,敏感性高可準(zhǔn)確而詳細(xì)地識別細(xì)胞和亞微觀細(xì)胞成分和活動。
當(dāng)背景是非常深的灰度值即 I(b)=0.01(紅線),即細(xì)胞在暗場熒光染色下,圖像強(qiáng)度的微小變化會產(chǎn)生對比度的較大變化。通過將背景變?yōu)樯詼\的灰度值I(b)=0.10(綠線),即細(xì)胞在明場臺盼藍(lán)染色下,圖像強(qiáng)度的微小變化提供了有用的對比度范圍。在更亮的背景強(qiáng)度即I(b)≥0.50(藍(lán)線),即細(xì)胞在明場非染色下,圖像對比度對背景強(qiáng)度相對不敏感,圖像強(qiáng)度的較大變化僅產(chǎn)生對比度的小幅增加或減少。
CytScop的專利光學(xué)技術(shù)
浚真生命科學(xué)CytScop智能細(xì)胞計數(shù)儀,配備了明場和熒光大視野顯微光學(xué)系統(tǒng),大FOV意味著大采樣面積,可實現(xiàn)大采樣量,減少儀器的系統(tǒng)誤差。
細(xì)胞各部分的折射率和厚度的不同,光線通過細(xì)胞時,透射光和衍射光的光程就會有差別。
CytScop的光學(xué)專利技術(shù)利用細(xì)胞與其周圍水介質(zhì)之間的微小折射率差異來增強(qiáng)細(xì)胞與其類似的透明溶液中產(chǎn)生高效的對比度。
這種技術(shù)方法在明場模式下,能夠突出細(xì)胞的外觀形態(tài)和局部特征均能產(chǎn)生明顯的差異,具有
非常好的立體感和極佳的細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力。系統(tǒng)在暗場熒光下,系統(tǒng)能夠收集更多的熒光信號,從而
增強(qiáng)不同波長的熒光特異性。
CytScop智能細(xì)胞計數(shù)儀可應(yīng)用于抗體,細(xì)胞治療等生物制藥產(chǎn)品從研發(fā)至商業(yè)化生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié),保證全生命周期數(shù)據(jù)的完整性與可追溯性的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)高精密度,穩(wěn)定性,一致性的測試結(jié)果。