【痛点问题】 最新全球疾病负担研究显示我国总体卒中终生发病风险为39.9％，位居全球首位，这意味着中国人一生中每５个人约有２个人会罹患卒中。此外，卒中也是我国疾病所致寿命损失的第一位病因。每年新发卒中患者超过200万，其中约70%的患者为缺血性中风，而且发生率增长迅速，远高于全球平均水平。对缺血性脑卒中的预防和治疗已成为关系我国人民健康的世界性难题。 缺血性脑卒中的主要病理基础是动脉粥样硬化。医学影像能够直接、客观地观测到斑块的几何和纹理形态，相较于核磁共振和CT，超声是一种无创、经济、快速和实时的成像技术，被广泛应用于颈动脉斑块的筛查中。目前，国内医院超声机是普遍存在的，而且多数都是二维的超声，且现有研究多数是提取二维超声图像中的颈动脉斑块信息特征，只能部分反映投影直线上的特征，不具有空间信息，从而影响了脑卒中风险评估的准确性；同时，我国基层卒中中心影像设备缺乏，无法进行耗时长、价格贵的CT灌注或MR成像，而且影像诊断从业人员经验有限，缺乏决策能力。因此，通过颈动脉三维超声成像系统、结合人工智能和多模态影像学精准辅助诊断，能够更全面地反映颈动脉斑块的特性，对医生预测脑血管事件风险意义重大。 【成果介绍】 面对我国大健康产业发展要求，我们高标准谋划、高位推动。产品模块主要包括：1）颈动脉三维超声成像设备及基于颈动脉三维超声AI影像卒中早期风险预测；2）急性期内基于临床CT影像的卒中AI影像辅助诊断。 本项目在二维超声机的基础上，开发用于颈动脉成像的三维超声机，实现探头扫描机械设备等核心部件国产化；利用采集的序列图像重建颈动脉的三维模型，为医生诊断提供更丰富的数据。该方案能有效地控制医疗成本，具有普适性，容易推广，可用于颈动脉粥样硬化的普查，有效预防心脑血管事件的发生。同时，随着人工智能技术的飞速发展，将人工智能赋能三维超声成像设备，实现三维超声成像以及影像分析的智能化，将进一步提高三维超声成像设备的核心竞争力，从而推动我国超声产业跨越式发展。 本项目建立基于人工智能和多模态影像学的缺血性卒中的精准辅助诊断系统，辅助基层卒中中心医生进行卒中治疗的精准决策。目前我国对卒中采用的是分级诊疗体系，卒中中心收治卒中病人后，根据平扫或造影CT、临床表现、以及发病时间确定是对其进行溶栓治疗，或是将病人转移至具有血管内取栓能力的省市级三甲医院。在这个过程中卒中中心医生需基于有限的CT影像数据作出快速、准确的决策；而三甲医院医疗资源紧张，无法全天候服务，一个准确的辅助诊断工具将极大缓解三甲医院资源压力，并且大幅提高工作效率。本项目拟面对我国卒中分级诊疗体系中的痛点，基于病人前期颈动脉三维超声和临床指标建立中风风险早期预测模型，并结合人工智能和CT影像分析技术，进行缺血性脑卒中早期预测与辅助诊断。 【技术优势】 产品的核心技术包括： 1） 三维超声成像系统探头扫描机械结构，超声图像三维重建软件，基于深度学习的颈动脉斑块分割算法及软件； 2） 脑卒中AI影像风险预测和诊断系统的相关核心算法，如平扫CT中的ASPECTS自动评分算法、大血管栓塞自动检测算法、卒中梗死核心和半暗带的自动量化算法、基于颈动脉斑块三维超声图像的风险预测模型。 主要优势： 1) 所有软、硬件的核心算法或部件完全自主知识产权； 2) 项目通过研究颈动脉三维超声成像系统产品，可广泛应用于特异性与灵敏度高的颈动脉斑块筛查，而且操作简单便利，价格低廉，适于在社区医院、乡镇医院等医院进行大规模颈动脉斑块特征筛查； 3) 在系统的研究生产中，可实现探头扫描机械设备等核心部件国产化，摆脱对外国器件的依赖性； 4) 建立三维颈动脉斑块超声图像库及诊断规范，为相关类型仪器的研究和生产提供临床图像数据库。 颈动脉三维超声系统的研发与生产将为临床提供国产化颈动脉斑块筛查设备，提高国产医疗器械的核心竞争力，推动我国超声产业跨越式发展，有效缓解“看病难、看病贵”问题，提高我国重大疾病的防治水平。 【技术指标】 1） 三维颈动脉斑块超声图像分辨率<0.5mm,成像速度<1min; 2） 开发一套基于人工智能和多模态影像学的缺血性脑卒中精确辅助诊断系统，能在5-10分钟之内提供决策支持，并能达到有2-3年经验的放射科医生的诊断精度。 【技术成熟度】 原理样机/验证。 【发展规划】 发展方向：5年内仍将保持脑卒中智能影像风险预测与诊断为主要产品方向。5年后，逐步向与超声、CT成像系统等结合，实现软、硬件一体化的智能诊疗设备，在心脑血管等临床应用领域，成为世界上具有垄断优势的大型智能诊断以及成像设备制造商。 发展战略：成为一家技术垄断型、哑铃型（重技术和销售），在影像智能分析领域处于国际领先地位的高科技企业。 项目实施方案：（包括总的方案和年度计划任务）

深圳国际研究生院何永红课题组研制了全自动血涂片显微成像仪，可以对血细胞显微结构成像、分类、计数进行分析，利用成像仪对血涂片细胞形态显微图像进行全自动化的大量采集，利用神经网络算法对这些高清图像进行半监督学习，进而识别新冠肺炎血细胞的特征，用于辅助诊断。 为了尽快将该项技术应用于新冠肺炎的临床诊断，研发人员与合作者已组织了临床实验，成像仪被应用于新冠肺炎患者血涂片检测并发现了“吞噬细胞变大、淋巴细胞减少、 破裂细胞增多” 异常变化，为新冠肺炎快速诊断提供了重要线索。

本实用新型提供了一种多功能显微成像装置，包括底座，所述底座的前侧面设有第一旋转装置，所述底座上方设有载物台，所述载物台与所述第一旋转装置通过活动连杆相连，所述载物台与所述活动连杆之间设有缓冲装置，所述载物台上方设有物镜，所述物镜上方设有目镜，所述目镜连接有一微调装置，所述载物台一侧设有一握持部件，所述握持部件包括第一弧形部件和第二弧形部件，所述底座一侧面设有第二旋转装置，所述物镜连接有第三旋转装置，本实用新型可以在物镜触碰到载物台时，具有缓冲的功能，以及具有较佳的握持部。

 数字化立体显微成像系统以传统的显微光学技术为基础，结合数字立体图像技术，形成具有显微立体影像显示能力的新型立体显微系统。在保留传统的双筒目镜观察功能的基础上，显微立体图像可以用自由立体液晶显示器和大屏幕立体投影系统的方式显示三种方式显示，大大提高了人机交互接口的自由度，扩大了立体显微系统的应用领域。以宽视角自由立体显示方式显示立体图像，从真正意义上使观看者的双眼摆脱了显微目镜的束缚，更符合人体工程学的要求。以大屏幕方式显示显

基于体视显微镜的显微立体图像成像与分析系统利用立体成像原理，采用Motic体视显微镜，外接左右两路视频图像采集相机，实现双路图像实时采集、三维立体实时显示、三维表面成像、三维测量等功能。立体显微镜的设计采用Motic专利技术，具有自主知识产权，系统可应用于材料学表面、医学解剖大体标本、印刷电路板表面的三维成像和测量分析，可测量表面的粗糙度、剖线长度、曲率、表面积等参数。 本系统为国内自主知识产权开发的软、硬件系统，在图像软件方法上集成了课题组多年在显微图像分析上的研究经验可与国内材料学、医学等应用接合，在应用方法上已取得了多项创新。该软件系统与显微镜硬件接合可实现小批量的生产，为材料学、医学、工业等领域的科研和生产检测提供的技术支持。

成果创新点 荧光显微镜是记录动物脑内神经细胞活动的装置，而 微型化到数克可实现动物在运动时可背负装置。该装置是 解析动物脑内神经元活动如何编码行为和外界感知信息等 大脑工作原理。1.装置的无线化，实现大型动物清醒自由 移动状态下的脑活动成像，客服目前有线的产品只能用于 小鼠成像的局限；2.自动的动物手术装置；3.图像数据的 无源传送。 技术成熟度 关键技术研发阶段，有线微型荧

荧光显微镜是记录动物脑内神经细胞活动的装置，而微型化到数克可实现动物在运动时可背负装置。该装置是解析动物脑内神经元活动如何编码行为和外界感知信息等大脑工作原理。 1.装置的无线化，实现大型动物清醒自由移动状态下的脑活动成像，客服目前有线的产品只能用于小鼠成像的局限； 2.自动的动物手术装置； 3.图像数据的无源传送。 

目前医学影像设备行业正处于快速增长时期，尤其是乳腺癌筛查影像设备，预期市场规模数百亿。本项目属于生物医学超声学中的超声层析成像技术领域。 乳腺癌已经是全球发病率最高的癌症，其早期筛查成像至关重要。现有的主要筛查成像方法有：乳腺X线摄影（乳腺钼靶）、乳腺超声和乳腺核磁，但现有方法均存在不足。首先，乳腺钼靶可获得高分辨率的乳腺二维投影图像，但是其图像中可疑组织会与乳腺组织相互重叠，尤其对于乳腺含量较高的致密乳房，很难有效筛查；第二，乳腺超声可以获得乳腺的断层图像序列，从而避免可疑组织与乳腺组织的相互重叠，但是其图像质量欠佳，且严重依赖医生技术；第三，乳腺核磁可提供乳房的三维图像，但其不仅比较笨重，而且价格非常昂贵，不适用于大规模早期筛查。 针对现有乳腺超声技术的局限性，新型乳腺超声层析成像可自动获取高分辨率的三维乳腺图像。该技术采用超大孔径环阵探头，实现360度全向聚焦合成孔径成像，从而获得超高分辨率反射图像；同时，乳腺超声层析成像设备通过自动机械移动环阵探头，实现自动化的乳腺三维成像，降低了对操作医生技术水平的依赖性。此外，该技术还能利用透射波的传播时间及强度，重建定量的声波传播速度分布图像和声波衰减分布图像。 本项目的成果是一款创新型三维乳腺超声层析成像设备，该设备作为新型乳腺癌筛查工具，能够自动获取三维高分辨率乳腺图像。核心技术成像流程如下：首先，受检者需平卧在床上，使乳房通过床上的一个开口自然下垂，浸入开口下方的水箱中，并由环形超声换能器阵列包围乳房，通过多通道收发前端和多路复用器，依次控制各超声换能器发出声波，同时其他换能器接收回波和透过波信号。核心技术借助超大孔径环阵探头显著提升传统超声图像质量，利用透过波声速信息解决相位误差问题，结合机械移动自动获取三维图像，并输出最终筛查结果。该设备的主要客户群体包括各级医院、医疗体检机构和第三方医学影像中心。 目前该项目在持续研发完善中，截至2022年，该技术已经完成了关键核心技术包括环阵超声换能器、128通道多路收发前端、2048通道多路复用器和成像算法（如图）。

荧光显微成像是分子生物学研究的主要手段，然而由于激发光的高光子通量和光毒性，成像总次数受限，因而目前还未能全面揭露细胞内部细胞器的相互作用及动态过程。活细胞的高分辨长时程成像目前仍然是生物学研究中的巨大挑战，由于轴向扫描速度的限制，三维荧光成像需要更大的激发光子通量，而光漂白效应则极大限制了三维成像的总时长。同时，由于荧光光谱较宽，成像过程中通道数目受限，荧光成像一般仅能同时标记有限种类的分子。而电镜等辅助成像手段虽可观察多种细胞器，但仅能提供静态快照作为辅助。光学衍射层析显微成像具有光通量低，光毒性小的特点，可有效解决荧光成像遇到的问题。光学衍射层析成像系统中，先前的工作缺少荧光成像作为辅助，衍射层析图像中的多数结构缺乏标定，仅能进行形态学分析。传统光学衍射层析成像中，也仅对脂滴、染色体和线粒体进行了结合宽场荧光成像的鉴别标定。 北大研究团队提出一种结合光学衍射层析显微成像和结构光照明超分辨荧光成像的双模态显微成像方法，用超分辨荧光成像辅助光学衍射层析进行共定位成像。在双模态成像系统中，光学衍射层析成像具有优异的分辨能力，且无光毒性的限制，因而可以长时间、全面地记录细胞内各种细胞器间的三维相互作用动态；荧光成像模态可提供分子层面的化学特异性分辨能力，因此成为鉴别无标记成像模态成像结果的重要依据。利用光学衍射层析-结构光照明荧光双模态成像系统，可开展一系列的活细胞成像研究，并应用于病理诊断、药理分析、耐药性研究等。

传统的光学显微系统受到阿贝衍射极限原理的限制，无法分辨尺度小于~200nm的事物，为了突破衍射极限，超分辨荧光显微技术应运而生，在生物成像等领域得到广泛应用。根据成像采集过程，超分辨方法主要可分为两类。一种是单分子定位显微方法（SMLM），通过荧光分子的光开关特性，孤立每个发光分子进行单独定位。此类方法具有不受衍射极限限制的特点，可以得到10-40nm的超高分辨率，但由于分子激活漂白的循环步骤使得采集速度和成像时间较慢。另一种是如结构光照明等宽场成像的超分辨显微技术，可以通过获得相邻区域/荧光分子间一定程度的响应差异来实现分辨率的提升。宽场成像的方法具有较高的时间采集效率，但由于同时激发视野内的全部分子，使得其分辨能力往往在100nm以上。目前还缺乏一种方法在理论上可以有效的兼顾宽场成像的时间采集效率和单分子定位方法的空间分辨率，因此亟需提出一种基于宽场成像对荧光分子高效调制的技术方案。 超分辨方法其本质都是通过识别单个荧光分子的独立的发射特性获得该分子的空间定位。如果可以对宽场成像中衍射极限以内各个发光分子荧光发射差异实现主动控制，则有可能获得更好的超分辨显微结果。近期，物理学院介观物理国家重点实验室极端光学研究团队提出了基于量子相干控制原理主动调制分子荧光发射而获得超分辨荧光显微的方法（SNAC），在宽场成像下实现了分辨率的提升。课题组在ZnCdS量子点体系下获得衍射极限范围内各个量子点的差异化激发。通过设计多个整形脉冲，单个ZnCdS量子点的荧光差异性会得到增强。课题组通过周期性改变整形脉冲和傅立叶增强提取荧光响应的差异。同时，主动控制的图像采集方案可以有效的抑制系统中不随调制周期变化的泊松随机噪声和CMOS工艺导致的固定噪声，极大的提升了信噪比。接着，利用独立开发的混合周期（Combination-FFT）和多高斯拟合定位算法获得最终的超分辨重建结果。研究模拟了邻近双点荧光发射的超分辨定位，其结果可以很好的分辨出低至50nm的相邻荧光分子。对于密集标记的线性结构，SNAC的分辨能力同样有显著性的提高，获得了30nm左右的径向定位精度。在量子点标记的COS7细胞样品的维管结构区域清晰的观测到了维管的平行取向和姿态排布以及纤维交叉区域的95.3nm的邻近双峰，显示出了比已有多种宽场超分辨方法更好的重建结果。这个研究将脉冲整形作为新的控制维度引入荧光超分辨，并将宽场超分辨成像技术的分辨率提升到了与单分子定位方法接近的50nm的水平。