學研新創 - 智慧醫療與健康科技
AI輔助3D活細胞免染色定量顯微系統
2022-12-20
駱遠教授團隊/國立台灣大學醫療器材與醫學影像研究所、國立清華大學奈米工程與微系統研究所

駱遠、于妍之、陳映如

細胞研究於生醫領域中扮演重要角色,對於單層薄細胞,不易於一般亮場顯微鏡觀測,故通常使用相位差顯微鏡或螢光顯微鏡。然而,現行方法所觀測到的細胞輪廓較不清晰,而螢光染劑會傷害細胞或限制細胞適用性。AI輔助3D活細胞免染色定量顯微系統利用特殊結構光照射細胞,可重建出物體的三維樣貌,在不傷害細胞之前提下,即可取得高解析度影像及定量細胞資訊,包含細胞型態、樣品厚度、乾物質總重等都可為研究帶來有用的統計分析數據,有利於光學監測活體細胞之活動機制以及動態生長狀況,或癌細胞投藥影響等細胞研究。

目前市售相位差顯微鏡透過干涉的方式觀測透明細胞,相關配備較昂貴且需特殊光源,對於實驗單位是種負擔。而本系統整合照明、影像擷取、重建功能為模組化產品,可透過液晶螢幕,數位化調控顯微鏡光源,並直接結合於商用倒立式顯微鏡上,使用者不必購買高價配備,即可獲得高品質影像。

藉由AI演算法輔助硬體,提升系統取像效率、適用性及影像品質,可用於細胞動態資訊收集,尤其是型態變化快速的細胞行為(如細胞分裂或融合過程),如此,有利於長時間觀測。

評審推薦
1.AI輔助3D活細胞免染色定量顯微系統,解決以傳統顯微鏡觀察細胞費時費力的問題,對生醫研究有極高價值,對生醫產業有重大效能改善。
2.開發為模組化產品,可直接結合於商用倒立式顯微鏡上,透過液晶螢幕,數位化調控顯微鏡光源,讓使用者不必購買高價配備,即可獲得高品質影像,產品定位明確,有利於推廣。
3.藉由AI演算法輔助硬體,提升系統取像效率、適用性及影像品質,有利於細胞動態資訊收集。
2023年度精進成果
在獲得國家新創獎(第19屆)迄今本AI輔助3D活細胞免染色定量顯微系統的研發進展主要可分為核心技術與智財專利。首先針對核心技術的部分我們團隊導入了self-supervised neural network用於本系統定量相位的獲取,如此一來透過AI model調整regularization parameter可使本系統進行實驗更方便而不需要關於樣本的先備知識然後再手動調整參數,相關成果也已發表於國際期刊(Optics Express)。另外我們也透過deep learning的U-net 架構開發出了 single-shot 的定量相位顯微系統,如此一來可透過單一影像即擷取實驗樣本的相位,進而進行後續分析。此研究結果也已發表於國際期刊(Biomedical Optics Express)。再來針對智財專利的部分我們已將目前所開發的系統其實驗與架構細節申請通過台灣、美國、中國的專利(像是isotropic differential phase contrast microscopy 與radially asymmetric color-encoded pupil等等)。
團隊簡介

駱遠

學歷

亞歷桑那大學光學學院博士

現職

國立台灣大學醫療器材與醫學影像研究所 教授兼所長

經歷

SPIE Fellow

臺灣大學醫療器材與醫學影像研究所 所長 2021/08~至今
臺灣大學醫療器材與醫學影像研究所 教授 2019/08~至今
永齡健康研究院 副院長 2017~至今
臺灣大學分子影像研究中心 組長 2012/01~2017/07
臺灣大學光電醫學研究中心 助理教授 2011/08~2015/07
麻省理工學院機械工程研究所 博士後研究員 2008/12~2011/07

本網站中所有資料(包括影音.文字.圖表.數據等) ,均屬於本中心或各該新創企業團隊之專屬財產,如有引用,請確實註明出處來源。 <完整資訊>
財團法人生技醫療科技政策研究中心 版權所有
Copyright © 2012 Research Center for Biotechnology and Medicine Policy (RBMP). All Rights Reserved