MIT creates 3-D images of living cell
http://www.physorg.com/news106149312.html
August 12, 2007
MIT 開發出一項技術，首度能讓科學家創造出活細胞的 3D 影像，所使用的技術類似於今日醫生察看體內用的 X 光電腦斷層掃描（X-ray CT scans）。
這項技術，在一篇於 8 月 12 日發表的 Nature Methods 線上版論文中詳述，可用來產生最詳盡，且發生於活體細胞內的影像，而無須進行螢光標示或其他從外部增加之顯影劑（contrast agents），Michael Feld 說，MIT George R. Harrison Spectroscopy Laboratory 的主任與物理教授。
"多年來，完成這個一直是我的夢想，也是我們實驗室的目標，" Feld 說，該論文的資深作者。"這是頭一次活體細胞的機能活動能夠在它們的自然狀態下被研究。"
使用這項新技術，他的團隊能夠創造出子宮頸癌細胞的 3D 影像，顯示細胞內部結構。他們也替「秀麗隱桿線蟲（C. elegans）」，一種小蟲進行造影，此外還有數種其他類型的細胞。
研究者所根據的技術，與用來創造人體 3D CT（電腦斷層攝影，computed tomography）影像，那能使醫師診斷並處理醫療狀態，的技術都是基於相同的概念。CT 影像的產生是結合了 X 光源繞者物體旋轉時，所得到的一系列 2D X 光影像。
"你可以用許多方向所取得的許多影像，重新建構出物體的 3D 圖像，" Wonshik Choi，該論文的第一作者，同時也是 Spectroscopy 的博士後研究員。
細胞不會吸收許多可見光，所以研究者能夠利用一種稱為折射率的特性來創造出他們的影像。每種材料都有定義良好的折射率，那是測量當光線穿越此一物質時，速度減緩多少。折射率愈高，光線通過速度愈慢。
科學家使用一種稱為干涉測量法（interferometry）的技術來測量，在其中一束穿過細胞的光線，被拿來跟一個未穿越的參考光波進行比較。一個包含折射率相關資訊的 2D 影像因而取得。
為了要創造 3D 影像，研究者結合 100 張由不同角度取得之 2D 影像。所產生的影像就本質來說是細胞胞器的折射率 3D 圖形。整個過程花上 10 秒鐘，不過研究者最近將時間縮短到 0.1 秒。
研究者的子宮頸癌細胞影像顯露出細胞核、核仁與細胞質內的一些小型胞器。研究者藉由將該技術與螢光顯微鏡技術（fluorescence microscopy）與其他技術相結合，以能對胞器進行更好的描繪。
"這項新技術的一項關鍵優勢之一是，它能夠用來研究活體細胞而無須任何準備措施，Kamran Badizadegan 說，Spectroscopy 實驗室的主要研究員，同時也是哈佛醫學院病理學助教授，亦為該論文的作者之一。對於實際上幾乎是其他所有 3D 造影技術來說，樣本必須要以化學、冷凍、染料染色、金屬化或其他程序，才能夠提供詳盡的結構資訊。
"當你固定細胞，你無法看見它們的移動，而且當你增加外來的顯影劑，你永遠無法確定，你沒有在某方面干擾了正常的細胞功能，" Badizadegan 說。
目前這項新技術的解析度約 500 nm，不過該團隊正在改進解析度。"我們確信我們能達到 150 nm，或更高解析度也是可能的，" Feld 說。"我們預期這項新技術將成為電子顯微鏡的補充物，電子顯微鏡的解析度約 10nm。"
※ 相關報導：
＊ Tomographic phase microscopy
http://www.nature.com/nmeth/journal/vaop/ncurrent/abs/nmeth1078.html
Wonshik Choi, Christopher Fang-Yen, Kamran Badizadegan,
Seungeun Oh, Niyom Lue, Ramachandra R Dasari & Michael S Feld
Nature Methods, Published online: 12 August 2007;
doi:10.1038/nmeth1078
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台大研發出可透視關節三維動態軟體系統
中央社 2007-09-28
（中央社記者楊淑閔台北二十七日電）台灣大學醫學工程學研究所教授呂東武今天帶領研究團隊，於國科會記者會上發表其研發出可透視關節，精確量測三維動態活動軟體系統，可望成為關節疾病診斷與療效評估的新儀器，有助於提高醫療診斷精確度。
呂東武指出，骨骼間藉由軟骨、韌帶等結締組織連結的部位稱為關節，關節是人體正常活動的基礎，現有醫學在治療關節問題時，觸診要憑醫師經驗，判斷不盡然100%正確，因此研發出電腦斷層、核磁共振及螢光鏡動態影像裝置等測量儀器。
他並說，不過各有優缺點，如X光簡單、可透視內部，但是只能取得平面靜態影像資料；電腦斷層掃描系統可重建三維骨骼，但受試者要臥姿掃描，與核磁共振及螢光X光動態影像裝置一樣，不能看到受力狀態。
呂東武及團隊費時6年，在國科會補助下，所研發的動態X光測量三維關節軟體系統，已使用大體進行諸多測試與資料建置，並與台大醫院及中國醫藥學院合作。
他說，此軟體可在現有醫學掃描儀器上使用，不需要再增設或更改儀器，X光劑量也低於現有拍攝一張CT電腦斷層掃描的量，搭配軟體工程師的建議，以及醫師參照處理過的資料，可望提高診斷的精確度，例如韌帶斷了，是否要開刀。
此系統貢獻還包含先期監控人工膝關節鬆脫、人工膝關節置換術前和術後的評估、未來人工關節的手術方法改進、術後復健及人工關節設計的參考。除已多次在國際會議上發表，2007年國際生物力學學會年會大會演講也引用此項成果，強調其前瞻性與重要性。
他說，此軟體系統目前還進行多項臨床研究，包含全人工膝蓋關節的設計與臨床評估、正常膝關節功能評估、韌帶缺損評估、皮膚移動誤差、肘關節疾病與功能評估，以及頸關節疾病與功能評估。
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