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一、項目簡介 智能計算MR成像主要是基于脈沖序列設計、成像、重建、處理與分析的全鏈路優(yōu)化思想，利用人工智能領域的深度學習與大數(shù)據(jù)方法，研究新體制智能計算成像理論、方法與應用，突破現(xiàn)有系統(tǒng)將成像與分析分治難以兼顧的不足，從而為醫(yī)學臨床和科研提供新的、更快的成像手段、更好的成像質(zhì)量以及更符合實際需求的成像模式。 二、前期研究基礎 無 三、應用技術成果1）基于深度學習的信息保持壓縮感知重建（左圖為填零重建、右圖為所提方法）

超高速流式成像分析儀是數(shù)字顯微技術、微流體力學和圖像處理技術的綜合應用，用于自動分析顆粒或液體中的懸浮細胞。當樣品流過檢測區(qū)時，儀器會捕捉樣品的影像，影像中的每個顆粒將被分析，生成關于顆粒的數(shù)量、尺寸、透明度、形態(tài)等方面的數(shù)據(jù)。也能用于實時分析顆粒的動態(tài)過程。形態(tài)分析軟件還可用于分析特殊形態(tài)的顆粒，或者用于分離一些亞顆粒群體。該成像儀器利用高速重復頻率的激光脈沖作為主動照明光源，利用時空頻映射對成像區(qū)域進行頻分掃描，該掃描完全利用光源本身的光譜特性實現(xiàn)，沒有使用機械或電子的掃描裝置，因此可以大大提升掃描成像的速度。目前實現(xiàn)了超高速成像儀的幀率可以達到1 百萬幀/秒至 20 億幀/秒的幀率，可以連續(xù)記錄 10 萬幀以上的影像數(shù)據(jù)，成像分辨率小于1 微米，可以連續(xù)觀察非周期性的無規(guī)律的偶發(fā)事件。在應用方面，已經(jīng)進行了超高速無標記流式細胞成像實驗，可以實現(xiàn)對血液細胞當中的早期癌細胞（CTC）進行高精度高通量的篩查，成像通量超過 100 萬細胞/秒，是目前常用的流式細胞儀的 1000 倍。另外，在高速氣溶膠（PM2.5、PM10）成像機制上也進行了應用，可以實現(xiàn)氣溶膠噴口速度在 10 米/秒的情況下進行顆粒成像，目前國際上還沒有類似的儀器出現(xiàn)。因此，超高速激光掃描顯微成像儀擁有傳統(tǒng)檢測儀器不具備的特殊功能，通過高速成像，獲取傳統(tǒng)儀器無法得到的信息，解決多個交叉領域的關鍵問題。

高速細胞檢測一直是生物、醫(yī)學領域非常有挑戰(zhàn)性的工作，而流式細胞檢測以其較大的 檢測通量成為高速細胞檢測的首選方案。本成果超高速流式成像分析儀靈活運用了高速光纖通信、微波光子技術及光信號處理技術，結(jié)合高速數(shù)據(jù)處理和生物醫(yī)學技術，實現(xiàn)了對傳統(tǒng) 細胞成像速度的巨大突破。與此同時，在獲取了海量的細胞圖像之后，根據(jù)具體應用的需求 進行快速數(shù)據(jù)壓縮、人工智能圖像分類處理、細胞特征提取等操作。通過細胞圖像獲取每一 個細胞的核心參數(shù)，從而將復雜的生物學現(xiàn)象（細胞）快速轉(zhuǎn)換為直觀可讀的信息呈現(xiàn)形式， 為細胞特性的分析以及疾病的診斷提供第一手的，準確的資料。 創(chuàng)始團隊基本來自于清華大學，擁有雄厚的研發(fā)能力，并與北京大學、武漢大學、東京 大學、加州大學洛杉磯分校、北京天壇醫(yī)院實驗室等知名高校及科研機構(gòu)建立項目合作。同時獲得天使輪投資，擁有發(fā)明專利兩項，并獲得第二十二屆全國發(fā)明展覽會—金獎，第十二屆北京發(fā)明創(chuàng)新大賽—金獎，受到業(yè)內(nèi)一致好評。 超高速流式成像分析儀是數(shù)字顯微技術、微流體力學和圖像處理技術的綜合應用，用于自動分析顆粒或液體中的懸浮細胞。當樣品流過檢測區(qū)時，儀器會捕捉樣品的影像，影像中的每個顆粒將被分析，生成關于顆粒的數(shù)量、尺寸、透明度、形態(tài)等方面的數(shù)據(jù)。也能用于實時分析顆粒的動態(tài)過程。形態(tài)分析軟件還可用于分析特殊形態(tài)的顆粒，或者用于分離一些 亞顆粒群體。該成像儀器利用高速重復頻率的激光脈沖作為主動照明光源，利用時空頻映射 對成像區(qū)域進行頻分掃描，該掃描完全利用光源本身的光譜特性實現(xiàn)，沒有使用機械或電子 的掃描裝置，因此可以大大提升掃描成像的速度。目前實現(xiàn)了超高速成像儀的幀率可以達到 1 百萬幀/秒至 20 億幀/秒的幀率，可以連續(xù)記錄 10 萬幀以上的影像數(shù)據(jù)，成像分辨率小于1 微米，可以連續(xù)觀察非周期性的無規(guī)律的偶發(fā)事件。

超導高場核磁共振成像系統(tǒng)是利用超高場超導磁體（7.0T，9.4T，11.7T）和核磁共振成像技術對小動物、生物樣品、有機材料、石油巖心等樣品實現(xiàn)高分辨率的成像，它采用零液氦消耗、超高場磁體、軟件無線電控制、高靈敏射頻接收等技術大幅度提高核磁共振成像效果，項目將打破國外公司壟斷，具有廣闊的市場前景。

傳統(tǒng)的CCD、CMOS硅基成像器件都不能響應紫外波段的光信號，這是因為紫外波段的光波在多晶硅中穿透深度很小（<2nm）。但是近年來隨著紫外探測技術的日趨發(fā)展，人們越來越需要對紫外波段進行更深的探測分析與認識。紫外探測技術是繼激光探測技術和紅外探測技術之后發(fā)展起來的又一軍民兩用光電探測技術。幾十年來，紫外探測技術已經(jīng)逐漸應用于光譜分析、軍事、空間天文、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用生物學等諸多領域，對現(xiàn)代科研、國防和人民生活都產(chǎn)生了深遠的影響。特別是在先進光譜儀器方面，國內(nèi)急迫需要響應波段拓展到紫外的硅基成像器件。硅基成像器件如CCD、CMOS是應用最廣泛的光電探測器件。當前最先進的光譜儀器大都采用了CCD或CMOS作為探測器件，這是因為CCD、CMOS具有靈敏度強、噪聲低、成像質(zhì)量好等優(yōu)點。但由于紫外波段的光波在多晶硅中穿透深度很小（<2nm），CCD、CMOS等在紫外波段響應都很弱。成像器件的這種紫外弱響應限制了其在先進光譜儀器及其他領域紫外波段探測的使用。 在技術發(fā)達國家,寬光譜響應范圍、高分辨率、高靈敏度探測器CCD已經(jīng)廣泛應用于高檔光譜儀器中。上世紀中葉美國Varian公司開發(fā)的Varian700 ICP-AES所使用的寬光譜CCD檢測器分辨率達0.01nm,光波長在600nm和300nm時QE分別達到了84%和50%；美國熱電公司開發(fā)的CAP600 系列ICP所用探測器光譜響應范圍更是達到165～1000nm，在200nm時的分辨率達到0.005nm.法國Johinyvon的全譜直讀ICP，其所用的CCD探測器像素分辨率達0.0035nm,紫外響應拓展到120nm的遠紫外波段。德國斯派克分析儀器公司的全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀一維色散和22個CCD檢測器設計，其光譜響應范圍為120－800nm。德國耶拿JENA 連續(xù)光源原子吸收光譜儀contrAA采用高分辨率的中階梯光柵和紫外高靈敏度的一維CCD探測器，分辨率達0.002nm,光譜響應范圍為189—900 nm。總而言之，發(fā)達國家在寬光譜響應和高分辨率高靈敏度探測器件的研制領域已取得相當?shù)某删汀Ｖ饕夹g指標和創(chuàng)新點（1）  我們在國內(nèi)首次提出紫外增強的硅基成像器件，并在不改變傳統(tǒng)硅基成像探測器件的結(jié)構(gòu)的基礎上，利用鍍膜的方法增強成像探測器件CCD、CMOS的紫外響應，使其光譜響應范圍拓寬到190—1100nm，實現(xiàn)對190nm以上紫外光的探測。（2）  提高成像探測器的紫外波段靈敏度，達到0.1V/lex.s。（3）  增強成像探測器件的紫外響應的同時，盡量不削弱探測器件對可見波段的響應。（4）  選用適合的無機材料，克服有機材料使用壽命短的缺陷。 紫外探測技術已經(jīng)逐漸應用于光譜分析、軍事、空間天文、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)用生物學等諸多領域，對現(xiàn)代科研、國防和人民生活都產(chǎn)生了深遠的影響。特別是在先進光譜儀器方面，國內(nèi)急迫需要響應波段拓展到紫外的硅基成像器件，該設計與傳統(tǒng)CCD、CMOS結(jié)合，能滿足寬光譜光譜儀器所需的紫外響應探測器的需要。能提高光譜儀器光譜響應范圍，在科學實驗和物質(zhì)分析和檢測中具有很廣的市場前景。 該設計樣品能取代傳統(tǒng)CCD、CMOS，應用于大型寬光譜光譜儀器上，作為光譜儀的探測器件。將傳統(tǒng)光譜儀器的光譜檢測范圍拓寬到190—1100nm. 實現(xiàn)紫外探測和紫外分析。具有較強的市場推廣應用價值。

本實用新型提供了一種多功能顯微成像裝置，包括底座，所述底座的前側(cè)面設有第一旋轉(zhuǎn)裝置，所述底座上方設有載物臺，所述載物臺與所述第一旋轉(zhuǎn)裝置通過活動連桿相連，所述載物臺與所述活動連桿之間設有緩沖裝置，所述載物臺上方設有物鏡，所述物鏡上方設有目鏡，所述目鏡連接有一微調(diào)裝置，所述載物臺一側(cè)設有一握持部件，所述握持部件包括第一弧形部件和第二弧形部件，所述底座一側(cè)面設有第二旋轉(zhuǎn)裝置，所述物鏡連接有第三旋轉(zhuǎn)裝置，本實用新型可以在物鏡觸碰到載物臺時，具有緩沖的功能，以及具有較佳的握持部。

項目成果/簡介:高速細胞檢測一直是生物、醫(yī)學領域非常有挑戰(zhàn)性的工作，而流式細胞檢測以其較大的 檢測通量成為高速細胞檢測的首選方案。本成果超高速流式成像分析儀靈活運用了高速光纖通信、微波光子技術及光信號處理技術，結(jié)合高速數(shù)據(jù)處理和生物醫(yī)學技術，實現(xiàn)了對傳統(tǒng) 細胞成像速度的巨大突破。與此同時，在獲取了海量的細胞圖像之后，根據(jù)具體應用的需求 進行快速數(shù)據(jù)壓縮、人工智能圖像分類處理、細胞特征提取等操作。通過細胞

單像素光子計數(shù)成像以一個像素的點探測器利用空間光調(diào)制實現(xiàn)二維空間分辨測量，可以在二維空間的分布中節(jié)約一個維度，相比面陣列探測器節(jié)約了成本，并能用于更多的譜段成像，同時由于大幅提高了測量光通量，在極弱光條件下具有獨特的優(yōu)勢。基于壓縮感知理論發(fā)展出的光子計數(shù)單像素相機，采用統(tǒng)計模型進行隨機調(diào)制，進而實現(xiàn)光子計數(shù)成像，該成像技術在太赫茲成像、顯微成像、機器視覺等諸多應用領域得到了廣泛應用。目前缺少能夠幫助學生深刻地理解單像素光子計數(shù)成像的基礎知識以及壓縮感知理論的用于教學的單像素光子計數(shù)成像設備，故此設計本設備，以幫助大學生理解光子計數(shù)成像的基本原理與應用。 圖1.單像素光子計數(shù)成像設備樣機

 數(shù)字化立體顯微成像系統(tǒng)以傳統(tǒng)的顯微光學技術為基礎，結(jié)合數(shù)字立體圖像技術，形成具有顯微立體影像顯示能力的新型立體顯微系統(tǒng)。在保留傳統(tǒng)的雙筒目鏡觀察功能的基礎上，顯微立體圖像可以用自由立體液晶顯示器和大屏幕立體投影系統(tǒng)的方式顯示三種方式顯示，大大提高了人機交互接口的自由度，擴大了立體顯微系統(tǒng)的應用領域。以寬視角自由立體顯示方式顯示立體圖像，從真正意義上使觀看者的雙眼擺脫了顯微目鏡的束縛，更符合人體工程學的要求。以大屏幕方式顯示顯