以数字成像来传达信息

如果没有数字化数据处理系统，例如荧光显微镜等高档显微镜的运用几乎是不可想象的。成像软件必须能够控制所有硬件组件，并互相进行调整、成像处理，此外，还需要令研究人员能方便直观地操控。本文将会对模块领域的显微成像、分析以及处理等作相关介绍。

像软件解决方案在医药、生物和材料分析领域中，已经成为不可或缺的重要工具。此项技术的应用领域广泛，从明场/暗场条件下的显微成像，到在质量控制环节中自动化表层分析处理过程运用到的高分辨率全景或拼接成像摄影，再到对活体试验品生命进程的观察都有应用。

以往当生物科学对时间序列或Z组的多维摄影起重要作用时，大量的测量及分析功能被看作是材料分析学的必要特征。因此，软件包是以模件的规则来构建的，并能在一个基础包的基础上单独适应使用者的不同用途需求。如需改变用途，在大多数情况下，只需将原来的解决方案一并改进，并围绕所需的模件进行简单的扩充。例如奥林巴斯或尼康等供应商所提供的成套软件，其中的每一款产品都是为了满足不同的用途而设计的。例如尼康的NIS-Elements-AR，适合于进行高级研究；奥林巴斯软件大家庭中的AnalySis，则适合于材料科学的入门研究；Zeiss则推出了由43个模件组成的Axiovision软件模件。

量身定做的解决方案

当今在市场上出现的软件解决方案，在基本配置上都具有成像摄影、处理以及归档等丰富的标准功能。供应商的技巧在于：对成像软件基础包中起决定作用的模件进行扩展，使总体的解决方案精确地符合特殊的需求，并让系统能顺利地运行。产品在这里被广泛地应用并进行分类。

在实践中，软件的遴选在大多时候都跟随着实际应用的需要而改变。从一个确定的问题出发，并以之为目标寻找合适的解决方案。为了提取一个能出现细胞凋亡等表型的典型细胞样品，需要成像处理等技术发挥功效，并借此来确定变化的数量，并按实验室的标准得出合理的图像。为此，软件需要具备所有必要的功能来支持对细胞样品成像的需求。

同时，软件还应在使用过程中做到安全稳定，且不出问题。因此，便有一项重要的任务摆在供应商的面前：在功能性和可操作性之间达到一种平衡。“正如在生物研究领域及寻找制药学的高效物质之上，存在特殊的挑战一样，在这些领域中，一种好的成像处理软件必须要让使用者在使用时感到简单，并将下层细胞表型的改变明确地在数量上表示出来，同时还要具有说服力”，珀金埃尔默公司的Martin Daffertshofer博士补充说道。

例如在金相学、进程保护及质量控制等显微镜的日常应用中，软件的工作流程应能存储下来并能全自动化地测量其几何结构，从而保证成果的可复制性。一些软件包允许给成像备有详细报告、记录及比例尺，并对物体的距离进行三维测量，或者对某一实验表面做过的标记位置进行自动寻获。在这一环节中，软件解决方案由几个可独立组合的部分组成。

目前，模件自身就是为满足专门的用途而量身定制的，如：颗粒大小的检测、在线测量或局部解剖。版本不断更新的软件允许直接提取测量数据，用来制作和修改统计或图表等。附加功能避免了再将数据传输到另一个软件程序中如Microsoft Excel的重复工作。通常情况下，软件会将归档组织得清晰明了，并符合现行工业标准的要求。为了将其技术应用到医药工业中，一些制造厂家开始推出了符合GxP认证的解决方案。

硬件组件的兼容性

另一个在软件应用中起决定性作用的标准是软件的兼容性。数字图片文件有着不同的格式，需要通过成像软件原封不动地导入导出，并与其他软件程序相兼容。通常情况下，所有的软件解决方案都能满足这个必要的条件。更重要的是，应达到与其他硬件组件的兼容性，特别是与数码相机的兼容性。有些软件包只支持特定的照相机，这使得使用者的选择权受到了限制。软件不仅控制照相机来调整曝光时间及速度，还要掌管显微镜上其他所有功能的操控。许多附加的组件是由机械操纵的，并可能来自于不同的生产厂家。这样就需要让显微设备能在XY轴或焦点方向以XYZ轴向运动。而软件也需要使快门、波长转换器以及滤色轮在总体进程中成为一个整体，使大量可能的外部设备组件，能够极快地通过驱动程序建立起错综复杂的网络连通，并能顺利地进行互相调整。

“显微镜、物镜、相机和快门，必须要像一支乐队一样和谐配合。在友好的用户图形界面下，兼容性高的成像软件必须使所有部件的直观条件成为可能。”尼康显微及光学测量技术主管J?rg Kukulies博士如是说。

3D成像和细胞成像

对活体细胞或分子层面上的完整进程的观察，是一个日趋重要的领域。为此，软件必须有能力接收在一个较长时间范围内的成像顺序和来自不同焦点层面上（Z组）的图像组。因此，多通道荧光摄影成为了可能。在这个课题中，模件属于成像软件中的高端领域。为了使三维物体能够显示出来，就需要将前后相继的层面上的单个影像拼接组合成一张总体图。在显示大面积的样品或者全景图时，也可以采取相似的办法。在这些试验中，会生成大量的图像数据，这些都是需要被处理的。因此，一项试验的成果不仅和软件息息相关，而且还和连接它的计算机设备的容量息息相关。

新方法和发展趋势

随着一个工作组或一个研究部门，以及不同实验室之间内部的各个工作岗位之间的联系越来越频繁，对有关的数据交换、互联网能力、软件的许可，以及界面提出了更高的要求。产品覆盖了包括从单机解决方案、多工作台系统，直到整个实验室的网络化在内的所有领域。现在，人们还能够对整个的成像摄影顺序在网络上进行远程遥控。一个带有物镜和数码相机的显微镜系统，能通过使用相应的软件，在任意地点，通过网络来进行操纵。这里的关键是远程控制、远程观测和远程分析。但迄今为止，这项技术还只是在病理学和血液学的研究领域中得到应用。

来源：实验与分析