武漢光電國際合作聯合實驗室

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武漢光電國際合作聯合實驗室依託於武漢光電國家研究中心（武漢光電國家實驗室）建設，旨在通過與國外一流學校及高水平實驗室共同合作，建設具有國際一流水平的光電學科科學研究、學術交流和人才培養中心。2015年底武漢光電國際合作聯合實驗室通過教育部立項建設論證。

目錄

機構簡介

武漢光電國際合作聯合實驗室整體發展目標是建設成為世界最優秀的光電研究機構之一。具體目標為：

1．使聯合實驗室支持的光學工程、生物醫學光子學等光電學科群位於國內前茅，引領新興、交叉發展方向。

2．承擔國際前沿或重大需求科研任務，產生一批對光電產業發展、國家安全以及科技自身發展具有重大帶動作用和影響的自主創新成果。

3．匯聚國際一流創新人才，培養具有國際視野傑出創新能力的科學家；充分利用國際化人才培養手段，進一步提升人才培養能力。

4．建立起良好的科技創新體制與科技成果轉化機制。

5．執行國際化運行機制、人才評聘、學術評價和支撐服務。營造國際化氛圍，實現學科發展、研究隊伍、人才培養的國際化，拓展學生國際視野，建設一流的學術隊伍、打造一流的國際學術交流平台。

相關資訊

C1M2：一種針對不規則細胞的三維實例分割、標註和量化算法

近日，華中科技大學武漢光電國家研究中心張智紅教授團隊在《Science China Life Sciences》上發表題為「C1M2: a universal algorithm for 3D instance segmentation, annotation, and quantification of irregular cells」的研究論文。目前，基於深度學習和特徵工程的細胞分割方法在2D圖像中取得了良好的表現，但對於3D圖像中不規則細胞的準確分割仍是難題。本研究開發了一種針對不規則細胞的三維實例分割、標註和量化算法，稱為Crop Once Merge Twice（C1M2），即切割一次、融合兩次。研究結果表明，C1M2算法可以在沒有細胞核圖像的情況下，對厚組織3D圖像中不規則細胞進行準確分割，進而獲得準確的細胞三維形態、空間分布及分子表達信息，從而展示了其在組織流式中的應用潛力。

免疫熒光染色和成像是檢測組織環境中細胞類型和蛋白質表達的常用技術，通常為5-10μm的薄組織切片。近年來發展的基於厚組織切片的高分辨三維熒光成像技術，可在組織結構信息更豐富的情況下獲取細胞形態、空間分布、細胞間相互作用和分子表達信息，從而更好地理解生理病理環境下的細胞功能。然而，一些形態不規則的細胞在組織局部密集堆積（如血管周圍的巨噬細胞和免疫器官內的樹突細胞），細胞間的緊密接觸使得細胞邊界難以確定，嚴重降低了細胞分割算法的準確性，進而影響單個細胞計數和分子表達的定量分析。因此，準確、高效地分割厚組織三維圖像中密集堆積的細胞，是研究複雜生理病理環境下組織結構和功能的前提。

在2D空間的細胞實例分割中，細胞的接觸都存在於2D平面，可以很直觀的在二維平面進行觀察。而在三維空間內，不規則細胞之間的接觸面具有不確定的空間方向，而這種空間方向很難尋找。針對此難點，研究人員開發了一種細胞實例分割算法：切割一次、融合兩次（C1M2）。C1M2主要包含四個步驟。第一步，由於不規則細胞的細胞核通常很難定位，因此首先過分割細胞核，確保獲得所有的細胞核。第二步，將粘連細胞切割為大小合適的塊，塊與塊之間的縫隙包含有細胞之間和細胞內部的縫隙。第三步，進行第一輪融合，即以細胞核為基礎，將塊融合為實例細胞。細胞核是過分割，因此實例細胞也是過分割。不規則細胞通過細胞的觸角相連，因此細胞與細胞之間的接觸面積通常會小於細胞內部的接觸面積。第四步，進行第二輪融合，即計算實例細胞的接觸面積和體積，同時根據細胞的接觸面積和體積將實例細胞從過分割狀態融合為接近真實的狀態，即具有小體積和大接觸面積的兩個細胞融合為一個細胞，反之則不融合兩個細胞。經過兩輪融合後，細胞內部的切割縫隙會被融合，而細胞之間的切割縫隙則會被保留，從而達到分割相連細胞的目的。兩輪融合算法降低了對細胞核的依賴，因此研究人員可以從細胞的語義分割結果中計算得到偽細胞核，而不需要熒光染料特異性標記細胞核。