[发明专利]三维分子影像生成方法及装置

说明书

公开使用三维折射率影像和深度学习的无标记型三维分子影像生成方法及装置。一实施例的使用三维折射率影像和深度学习的无标记型三维分子影像生成装置可包括：三维折射率细胞影像测量部，用于测量所要观察的细胞的三维折射率影像；以及三维折射率和分子染色影像转换部，通过将上述三维折射率影像的测量值输入到深度学习(deep learning)算法来输出细胞的三维分子染色细胞影像。

技术领域

以下实施例涉及无标记型三维分子影像生成方法及装置，更加详细地，涉及使用三维折射率影像和深度学习的无标记型三维分子影像生成方法及装置。

背景技术

当前，为了利用显微镜观察、测量细胞/组织中的特定物质/结构，通常使用通过分子显微镜来进行观察及测量的方式，上述分子显微镜利用由带分子或标记为分子物质的组织或细胞所释放的分子。

因此，存在诸如染色过程中消耗时间和成本、由于染色过程而不可避免地发生细胞的变形、以及因以染色过程及试样的状态为基础而导致其影像的质量不恒定等根本问题。

并且，试样一旦经过分子染色过程，就很难从中去除染色分子，因而需要长时间进行跟踪观察或很难重新观察。由于这些问题，在新领域的细胞/组织观察过程中，分子显微镜的使用受到限制。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Kim，K.等(2016)，“用于细胞病理生理学研究的光学衍射层析成像技术(Optical diffraction tomography techniques for the study of cellpathophysiology.)”arXiv preprint arXiv：1603.00592.

非专利文献2：Lee，K.等(2013)，“研究细胞病理生理学的定量相成像技术：从原理到应用(Quantitative phase imaging techniques for the study of cellpathophysiology：from principles to applications.)”Sensors 13(4)：4170-4191.

非专利文献3：Wolf，E(1969)，“根据全息数据确定半透明物体的三维结构(Three-dimensional structure determination of semi-transparent objectsfromholographic data.)”Optics Communications 1(4)：153-156.

发明内容

多个实施例涉及使用三维折射率影像和深度学习的无标记型三维分子影像生成方法及装置，更加具体地，提供无需染色或标记等过程，而使用细胞的三维折射率影像和深度学习算法来快速生成分子显微镜影像的技术。

多个实施例提供使用三维折射率影像和深度学习的无标记型三维分子影像生成方法及装置，其无需使用染色或标记，而通过三维折射率(refractive index)显微镜测量细胞的形态学特征，并且基于此，使用深度学习(deep learning)算法来生成三维分子显微镜影像，以预测用于观察细胞的物理-化学特征的分子标记影像。

一实施例的使用三维折射率影像和深度学习的无标记型三维分子影像生成装置可以包括：三维折射率细胞影像测量部，用于测量所要观察的细胞的三维折射率影像；以及三维折射率和分子染色影像转换部，通过将上述三维折射率影像的测量值输入到深度学习算法来输出细胞的三维分子染色细胞影像。

上述三维折射率细胞影像测量部能够以将所要观察的上述细胞放置或涂抹于载波片上的形态拍摄上述三维折射率影像。

上述三维折射率细胞影像测量部可包括：三维影像分块拍摄部，当上述细胞的观察区域大于一次能够拍摄的区域时，拍摄一次能够拍摄的三维折射率影像；以及影像分块结合部，通过连接一次拍摄的上述三维折射率影像来生成三维折射率载波片图像。