国产数字全息显微镜高光时刻——飞时曼DHM500

 近日，专业线上论文平台《表型组学》（Phenomics）在线发表了复旦大学附属妇产科医院、复旦大学人类精子库江峰主任团队题为A Preliminary Study on the Evaluation of Human Sperm Head Morphology with a Domestic Digital Holographic Image System的研究论文。

在该论文研究过程中应用的正是苏州飞时曼精密仪器有限公司生产的国内首款商品化的数字全息显微镜FM-DHM500，国内对数字全息显微术的研究还处于起步阶段,此款仪器填补了国内此领域仪器的空白。

DHM数字全息显微镜是一种涉及信息光学技术、全息摄影技术、光电子技术和数字图像处理技术的综合性技术。目前，在欧州、美国、日本和新加坡的技术研究都有应用DHM的案例。

DHM数字全息显微镜具有非接触、无损、无标记和高分辨率的优点，因为它可以获得光场中物体的振幅和相位信息。因此，它适用于生物样品，特别是活性组织和细胞的显微镜观察和定量分析，并已成为数字全息术应用研究的热点。例如HeLa细胞的实验结果表明，DHM可以动态获得高分辨率的细胞相差显微图像，可用于分析细胞的生长、变化和运动。通过进一步优化实验设备和重建算法，DHM将被广泛应用于活组织和细胞的动态观察，从而促进对生物过程的理解和生命科学研究的发展。

江峰团队在日常研究中发现，使用生物显微镜，只能观察到精子头部细胞的二维图像，是平面图片的采集与呈现。并不能观察到头部的高度，而恰恰是精子头部高度的数据对区分正常精子与缺陷精子细胞有着至关重要的影响。

在此项研究中，采用国产飞时曼DHM500数字全息显微镜系统定量检测精子头部。结果显示，畸形精子症组的精子头部高度明显低于正常组。而这一发现对精子头部大小的评估对临床检测是有益的。此项研究属于探索性研究。此研究的结果揭示了精子头部结构的三维外观差异，说明在原始微观结构观察和检测方法的基础上仍有很大的改进空间。由于使用了飞时曼DHM500数字全息显微镜系统进行观察研究，使得精子头部的全息图像可以获得完整的三维信息。

江峰团队的研究应用飞时曼国产数字全息显微镜技术，突破性地对畸形精子症患者精子头部形态进行三维定量分析，揭示畸形精子这一特殊人类表型与捐精者正常形态精子三维结构上的差异。评估精子头部完整的结构和组成信息有应用于临床实践的潜在价值，尤其是精子头部结构与精子受精能力、胚胎发育之间的关系值得进一步深入研究。此外使用数字全息显微镜技术，还发现了精子尾巴运动的光学错觉。精子的尾巴似乎以对称的方式移动，但事实上，尾巴只能侧向移动，这似乎意味着精子只能绕一个圈向前游。这将彻底改变人们对精子活力及其对自然受精的影响的理解，为不健康畸形精子的鉴定和诊断工具的开发奠定了基础。

数字全息成像作为一种新型的实时、非破坏性的全视场三维定量成像方法，特别适于无染色剂标记生物活细胞的定量成像和实时动态监测，是目前国内外光学与生物医学交叉学科领域的研究热点。目前数字全息显微成像已经成功应用于活体细胞的形貌检测、生物学参数、生理状态分析、药效反应、细胞动力学分析等领域，它所提供的定量生物信息可为生物医学研究提供更加丰富的基础数据，有利于发现新的生物现象，推动和辅助药物筛选和临床诊断的快速发展。在目前研究工作的基础上，数字全息技术可进一步与内窥镜技术和芯片技术结合，用于早期恶性肿瘤的诊断和其它病理学根源探究，使得临床诊断成为可能。