视网膜色素上皮细胞高分辨率稳定动态成像技术

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61605210
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0511.生物、医学光学与光子学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

It is reported that congenital retinal diseases are associated with abnormal function of retinal pigment epithelial cells (RPE cells), and RPE cells are affected in retinal diseases including a variety of macular diseases leading to irreversible blindness. One of the difficulties in imaging RPE cells in vivo at high resolution is that autofluorescence images are blurred by retinal motions during the long integration times required given the weak autofluorescence signal. Currently combined with adaptive optics confocal scanning laser ophthalmoscope (AOSLO), single RPE cells had been resolved in vivo allowing the integration of very weak signals across many frames, but were unable to achieve the dynamic and microscopic observation of RPE cells characteristics. Therefore, this project uses a line scanning confocal technology to extract retinal motions, and feedback controls a tilt mirror to execute beam tracking in real-time as compensation for image blurs caused by retinal motions. In case of no loss of energy utilization, the aim of this project is to develop a high-precision retinal motions correcting device, and this device can be directly applied to AOSLO system, achieving high resolution, stability dynamic imaging of RPE cells using autofluorescence. Based on these researches, the instrument to be constructed should be seen as an stability dynamic imaging platform with a cellular level resolution for the study of microscopic structures and associations with visual functions of RPE cells under physiological conditions, as well as for the study of the pathogenesis, disease progression, efficacy surveillance and intervention associated with RPE cells under pathological conditions.
据报道先天性视网膜疾病都与视网膜色素上皮细胞(RPE细胞)功能异常相关, RPE细胞功能异常也将导致多种不可逆致盲性黄斑疾病。由于RPE细胞自发荧光信号微弱,长曝光时间内视网膜抖动引起的图像模糊影响在体高分辨率成像。目前结合自适应光学共焦扫描技术,通过多帧图像平均消除视网膜抖动后能够分辨出单个RPE细胞,但是无法实现RPE细胞的动态性微观特征观察。有鉴于此,本项目利用线扫描共焦技术提取视网膜抖动反馈控制倾斜反射镜进行实时的光束跟踪补偿视网膜抖动造成的图像模糊。在不损失光能利用率的情况下,研究开发一套高精度视网膜抖动校正装置,可以直接应用于自适应光学共焦扫描成像技术,实现RPE细胞自发荧光的高分辨率稳定动态成像。从而为研究RPE细胞在生理状态下的微观结构与视觉功能关联,以及病理状态下的发病机理、病程进展以及疗效监视与干预提供一种细胞分辨率水平的、稳定动态成像新工具。

结项摘要

为了克服视网膜抖动造成的高分辨率成像细胞图像模糊,以实现活体视网膜RPE细胞高分辨率、稳定动态成像的目标。项目成功将线光束共焦扫描技术与自适应光学共焦扫描技术集成出一套视网膜综合成像实验系统,利用线光束共焦扫描200Hz高速成像功能测量视网膜抖动,并反馈控制倾斜镜实现自适应光学共焦扫描成像中的实时光束跟踪校正视网膜抖动,实现了活体视网膜包括RPE细胞、视细胞在内的2μm级高分辨率、30Hz稳定动态成像。该系统成像功能丰富,可以同时实现三种功能:(1)采集视网膜30°大视场、200Hz高速成像图像,(2)采集视网膜细胞2°视场、2μm高分辨率成像图像,(3)完成视网膜2°视场的视网膜抖动校正。项目研制的成像系统和方法已经申报发明专利,其中共光束扫描成像、波前测量、大视场高分辨率成像等核心技术已经申报PCT国际发明。基于此成像系统,团队开展了多种视网膜高分辨率成像实验研究,相关成果发表于光学、生物光学、眼科医学等领域的重要期刊上,并与国内知名的临床眼科研究团队建立了紧密合作关系。项目取得的研究成果为将来新型、高速、宽视场、高分辨率视网膜成像系统研发奠定了基础,将有效促进自适应光学高分辨率成像技术在视网膜相关病理研究领域的深入应用。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(20)
Optimization of SIFT algorithm for fast-image feature extraction in line-scanning ophthalmoscope
线扫描检眼镜快速图像特征提取SIFT算法优化
  • DOI:
    10.1016/j.ijleo.2017.09.075
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    OPTIK
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    He, Yi;Deng, Guohua;Zhang, Yudong
  • 通讯作者:
    Zhang, Yudong
Bimorph deformable mirror based adaptive optics scanning laser ophthalmoscope for retina imaging in vivo
基于双压电晶片变形镜的自适应光学扫描激光检眼镜用于体内视网膜成像
  • DOI:
    10.3788/col201715.121102
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    CHINESE OPTICS LETTERS
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    王媛媛;何益;魏凌;李喜琪;杨金生;周虹;张雨东
  • 通讯作者:
    张雨东
Bimorph deformable mirror-based adaptive optics scanning laser ophthalmoscope for the clinical design and performance
基于双压电晶片变形镜的自适应光学扫描激光检眼镜的临床设计和性能
  • DOI:
    10.1117/1.nph.6.4.041111
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Neurophotonics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    王媛媛;何益;魏凌;杨金生;李喜琪;周虹;史国华;张雨东
  • 通讯作者:
    张雨东
Adaptive optics scanning system with two-zone phase filters
具有两区相位滤波器的自适应光学扫描系统
  • DOI:
    10.1080/09500340.2018.1471173
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    Journal of Modern Optics
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Li Lingxiao;He Yi;Wang Yuanyuan;Wei Ling;Lu Jing;Zhang Yudong
  • 通讯作者:
    Zhang Yudong
双光源自适应共焦检眼镜
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    光电工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李凌霄;何益;王媛媛;魏凌;张雨东
  • 通讯作者:
    张雨东

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其他文献

光学相干层析技术在光学表面间距测量中的应用
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  • 作者:
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加速方法数学建模的若干研究
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  • 作者:
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    胡星标
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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    梁媛
Wnt5a对人肝星状细胞促炎细胞因子IL-1及IL-6表达的影响
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    --
  • 期刊:
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高速线扫描共焦检眼镜
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张雨东

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视网膜非等晕像差校正的黄斑中心凹毛细血管宽视场、高分辨率、高速成像技术研究及应用
  • 批准号:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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