Bio-Imaging: Principles,
Techniques, and Applications作者：Rajagopal Vadivambal
出版社：CRC Press
索书号：Q344/V124/2016/Y
ISBN：9781466593671
藏书地点：武大外教中心
生物学的发展和新学科分支的形成离不开研究方法的创新和进步，当代生命科学领域的发展更需要高新技术的支撑和推动，也有许多难题的解密有赖于技术手段的改进，其中生物成像技术凭借其观察生命现象和内在过程并揭示其差异变化的功能越来越受到研究人员的重视。早在20世纪初至20世纪30年代，就有多项诺贝尔奖与显微成像技术相关。近几年来，成像技术发展迅猛，新技术层出不穷。2014年诺贝尔化学家被授予德国马普学会、美国霍华德休斯医学研究所及斯坦福大学的三位科学家，获奖理由是“研制出超分辨率荧光显微镜”，这项成果将荧光显微成像的分辨率带入到“纳米时代”，极大地推动了生命科学领域的研究工作。超高分辨率成像作为一类很新的技术，突破了光学成像中的衍射极限，把传统成像分辨率提高了10∼20倍，是研究细胞结构的利器。2017年诺贝尔化学奖再次落到生物成像领域，被授予三位在冷冻电子显微镜（Cryoelectron Microscopy，cryo-EM）领域的学者，肯定了他们对冷冻电镜技术的发展做出的突出贡献。冷冻电镜在过去几年的迅猛发展，使得其在结构生物学领域生物探索过程中发挥越来越重要的作用，以至于被科学家们称为“诺奖助手”。随着技术的不断改进，对生物大分子结构解析的分辨率和效率得到了显著提升，有关方法学突破和具有里程碑意义的重要结构解析结果也层出不穷，例如中国科学院生物物理研究所章新政研究组与李梅研究组合作，通过单颗粒冷冻电镜技术，在3.2埃分辨率下解析了高等植物（菠菜）光系统II-捕光复合物II超级膜蛋白复合体（PSII-LHCII supercomplex）的三维结构；清华大学施一公团队首次揭示人类γ-分泌酶（一类与阿尔茨海默症有关的蛋白）近原子分辨率的三维结构，该团队对酵母剪接体近原子分辨率结构的解析，不仅初步解答了这一基础生命科学领域长期以来备受关注的核心问题，又为进一步揭示与剪接体相关疾病的发病机理提供了结构基础和理论指导。
从工程角度来讲，生物系统是最复杂的系统之一。在基础生物研究领域，若想准确了解生物体的内在机制，就需要通过高分辨率、多维度以及多模态的生物成像手段来实时、并行地获取生物系统的动态变化信息。目前，主要的生物成像方法包括X射线、核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）、生物光学成像、放射性核素成像、超声成像、生物组织质谱成像、电子显微成像等。其中，X射线成像、MRI、超声成像、计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）成像等被应用到医学领域，在临床诊疗中发挥了巨大作用。近年在这些传统诊断成像过程基础上发展形成的分子成像技术，也是一种医学成像技术，通过设计分子探针和成像方法，对活体状态下的生物过程进行细胞、分子水平的定性、定量研究，主要用于探查基于疾病发生的细胞和分子水平上的差异。根据探针的物理性质不同，可以分为多种成像模式，主要有磁共振成像、放射性核素成像（包括单光子发射计算机断层成像技术（Single-Photon Emission Computed Tomography，SPECT）和正电子发射断层扫描（Positron Emission Tomography，PET）成像技术）、光成像（包括荧光、生物发光、光声成像）。这些成像模式在空间分辨率、组织穿透率和灵敏度上各有优势。多模态分子影像技术应运而生，它融合了不同影像技术的优势，无创、实时、精细、特异性地显示体内复杂的生化过程，提供更加全面和精确的信息。开发多模态、多参数、面向临床诊疗的生物成像方法已成为生物医学领域研究的明确方向。
随着新的应用领域不断应需而生，这些领域对生物成像技术的要求也越来越高。在微观层面探索生命的奥秘时，成像技术的分辨率决定了研究的深度，因此以超分辨率光学成像为代表的单分子成像技术受到普遍关注，对该技术做出贡献的科学家也因此获得诺贝尔化学奖。超分辨率技术打破传统光学衍射的限制，可以将成像分辨率提高10倍以上，令光学显微镜的分辨率达到了纳米级。借助超分辨率技术的仪器设备，生物学家能从分子层面解析生物结构和过程，例如阿尔兹海默症患者脑内蛋白聚集等细胞事件；利用随机光学重建显微镜，科学家首次观察到了神经元轴突的细胞骨架。
不同种类的生物成像技术各具特色和功能，在成像原理、性能指标和参数方面表现出各自的优缺点。多模态融合已成为生物成像系统发展的趋势。多模态跨尺度成像是对同一研究对象，利用多种成像模态，跨越不同时间和空间尺度，通过硬件和图像数据融合，全景式地呈现生命活动的过程，阐述在分子、细胞、组织和器官水平的跨尺度生物体特征，辅助早期疾病精确诊断、临床决策及治疗方案的选择。
未来生物成像技术的发展除了进一步提高图像的分辨率外，还需要增强成像的实时性和连续性，以期实现对单个生物功能分子的体内连续追踪，详细地记录其生理过程，从而完全揭示其生物学功能。另外，生物成像技术在临床医学诊断中的应用也越来越受到重视，发展无损伤的体内成像技术是其在疾病诊断中广泛应用的重要前提。
本书介绍了生物成像的基本知识，阐述了可见光谱成像、高光谱成像、热成像、X-射线成像、X射线计算机断层扫描成像、磁共振扫描成像、光学相干层析成像等多种生命科学研究相关的成像原理及应用，最后，作者介绍了生物成像技术在食品加工业及农业和工业制造的应用。
《生物成像：原理、技术和应用》一书于2020年由CRC Press出版，作者是Rajagopal Vadivambal。本书描述了生物成像的基本原理和技术，它提供给读者的应用背景知识将对理解生物成像之应用有帮助。
本书作为研究生物成像原理及应用的专业书籍，内容专业详实，语言浅显易懂，除此之外还有以下特点：
1、本书全面介绍了研究显微成像的原理方法，并结合具体实例的应用，使读者能够更加全面的了解生物成像前沿知识。
2、索引文献丰富，证明了这本书的知识性，真实性。而且，这些索引文献绝大部分都是最新研究，让读者全面了解该领域的前沿进展。
3、在本书的最后，将出现的专业词汇都罗列出来，并予以注解，大大方便了大家在阅读过程中对生物成像研究的专业术语的认知。
4、本书最鲜明的特点就是，图片生动形象，语言浅显易懂。语言介绍的同时，附上可以说明问题的图片，本来复杂枯燥的知识变得简单易懂，增加了本书的趣味性，对于初学者有很大的帮助。
本书目录
2. 图像采集与处理
3. 分类统计与神经网络
4. 可见光谱成像
5. 高光谱成像
6. 热成像
7. X-射线成像
8. X射线计算机断层扫描成像
9. 磁共振扫描成像
10. 光学相干层析成像原理
11. 基于成像的食品和农业自动化
朱旺 武汉大学生命科学学院 硕士研究生