Quantitative Bioimaging: An Introduction to
Biology, Instrumentation, Experiments, and Data Analysis for Scientists and
Engineers
定量生物成像:科学家和工程师的生物学介绍、仪器、实验和数据分析
作者：Raimund J. Ober,E. Sally Ward,Jerry Chao
出版：CRC Press
索书号：Q334/O-12/2020/ Y
ISBN: 978-1-138-59898-0
藏书地点:武大外教中心
本教材的材料的介绍分为三个主要部分，每一个都致力于一个支柱，构成现代成像的生物样本，如细胞。第二部分介绍了生物学和化学的概念，第三部分介绍了光学和图像形成的材料，第四部分介绍了对所获得的图像数据进行统计分析的方法。相比之下，第一部分，包括一个简短的介绍和概述，提供动机和基本背景的每一个其他部分的书。我们从第一部分开始，通过对比17世纪细胞显微镜的开始与当前可用的方法，简要讨论了一些最基本的概念。然后，我们开始介绍两个生物学问题，这两个问题将成为许多后来发展的动机，并引发对基本显微镜实验的讨论。显微镜的组成部分和成像的概述如下。然后，我们将有必要的背景来回顾瑞利分辨准则的经典概念。接下来是对显微镜图像数据的随机建模的基本概念的介绍。如果读者希望复习一些概率论的基本概念，这些概念对本文有帮助，可以参考在线附录中的练习教程。在这个介绍性的部分的材料将在这本书的后续部分得到重要的扩展。一个想要全面了解细胞显微术的所有基本方面的读者将会想要阅读接下来的三个部分。然而，这个介绍性的部分确实提供了足够的材料概述，以便后面的部分可以独立阅读。
定量生物成像是一个广泛的跨学科领域，利用生物学，化学，光学和统计数据分析的工具来设计和实施生物过程的研究。本教科书没有采用其中一个组成部分学科的传统方法，而是对定量生物成像进行了独特的介绍，以综合的方式呈现了所有学科。涵盖的主题范围广泛，包括分子和细胞生物学的基本概念，抗体技术的相关方面，荧光显微镜的仪器和实验设计，入门几何光学和衍射理论，以及用于随机数据分析的参数估计和信息理论。
生物现象的成像，如细胞过程，是一个迷人的主题，需要来自不同科学领域的工具。快速浏览一下显微镜的历史可以帮助说明特定的挑战，以及最近的技术发展如何显著地改变了我们可用的方法。几个世纪以来，通过显微镜来探索细胞和小生物体一直吸引着研究人员。透镜等简单光学设备的使用可以追溯到古希腊甚至更早的时候。然而，利用显微镜对生物系统进行的第一次重要研究是由英国人罗伯特·胡克(Robert Hooke, 1635-1703)和荷兰人安东尼·范·列文虎克(Antonie van
Leeuwenhoek, 1632-1723)完成的。罗伯特·胡克是一位在多个科学领域都有重大影响的科学家。胡克弹性定律只是众多例子之一。显示了他使用的显微镜的照片和描述，本文显示了他使用显微镜研究软木树皮时获得的图像的草图。事实上，人们认为是胡克引入了“细胞”的概念来描述他在树皮中看到的结构的排列。Antonie van Leeuwenhoek构造了简单但功能强大的单透镜显微镜，并对生物系统进行了广泛的研究。第一次观察到细菌要归功于他，因此他常被称为微生物学之父。他的工作的力量很大程度上归功于他对显微镜透镜的创新设计。本文显示了根据他的观察绘制的视神经横截面图。几个世纪以来，光学显微镜已经成为大多数生物学研究人员不可缺少的工具。随着时间的推移，光学的发展导致了显微镜性能的重大改进，尽管许多基本的光学原理。
EMCCD检测器中的信号放大发生在紧邻串行寄存器的倍增寄存器中(图12.5)。每个像素中的电子被顺序地转移到乘法寄存器中，乘法寄存器通常由几百个级组成。在每个阶段，施加一个电压，使每个电子以相对较小的概率(通常是0.01到0.02)，通过一种称为冲击电离的物理现象产生一个二次电子。所有离开一级的电子都进入下一级，在这一级中，撞击电离以相同的概率产生更多的二次电子。由于倍增寄存器中有大量的级联，尽管每个级联产生二次电子的概率很低，但整个级联产生电子数量大幅增加的概率很大。因此，可以期望放大的信号明显大于读出的噪声。在EMCCD探测器中，二次电子产生的概率可以通过一个称为电子倍增(EM)增益的参数间接地，但更直观地指定。电磁增益的值通常代表由单个初始电子的倍增所产生的平均电子数。
《定量生物成像:科学家和工程师的生物学介绍、仪器、实验和数据分析》一书于2020年由CRC
Press出版，作者是Raimund J.
Ober,E. Sally Ward,Jerry Chao。
《定量生物成像:科学家和工程师的生物学介绍、仪器、实验和数据分析》一书中，研究人员介绍了定量生物成像在仪器、实验和数据分析的技术和方法，重点是最近的技术发展，讨论的主题主要包括二十二个章节。《定量生物成像:科学家和工程师的生物学介绍、仪器、实验和数据分析》一书从各个方面讲解了定量生物成像的基础内容和研究方法，旨在为想要进一步研究定量生物成像的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。
《定量生物成像:科学家和工程师的生物学介绍、仪器、实验和数据分析》一书作为定量生物成像专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：
1、本书分为二十二个章节，既讲解了定量生物成像的基础知识，还讲解了深入研究定量生物成像在细胞内的相互作用，是一本应用性很强的书籍，对于想要学习研究定量生物成像的研究人员来说是一本很有意义的指导书籍。
2、每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，读者能够从中了解到定量生物成像相关的专业知识以及最新的前沿进展。
总的说来，《定量生物成像:科学家和工程师的生物学介绍、仪器、实验和数据分析》一书为想要了解定量生物成像的研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为定量生物成像领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
关于作者：
Raimund J. Ober 于 1987 年获得英国剑桥大学工程学博士学位。从1987年到1990年，他是剑桥大学格顿学院和工程系的研究员。1990年，他加入德克萨斯大学达拉斯分校理查森分校，目前是电气工程系的教授。他还是达拉斯德克萨斯大学西南医学中心的兼职教授。他是"多维系统和信号处理"和"控制，信号和系统数学"的副主编，也是"IEEE Transactions on Circuits and
Systems"和"Systems and Control
Letters"的前任副主编。他的研究兴趣包括开发用于细胞研究的显微镜技术，特别是在单分子水平，使用显微镜研究研究细胞运输途径，以及生物工程数据的信号/图像处理。
E. Sally Ward于1985年获得英国剑桥大学生物化学系博士学位。从1985年到1987年，她在剑桥大学生物化学系工作期间，是冈维尔和凯斯学院的研究员。从1988年到1990年，她在悉尼苏塞克斯学院担任斯坦利·埃尔莫尔高级研究奖学金，并在剑桥MRC分子生物学实验室进行研究。1990年，她加入达拉斯的德克萨斯大学西南医学中心，担任助理教授。自2002年以来，她一直是同一机构免疫学系的教授，目前担任Paul和Betty Meek-FINA分子免疫学教授职位。她的研究兴趣包括抗体工程，导致自身免疫性疾病的分子机制，与抗体体内动力学相关的问题，以及使用显微镜技术研究细胞中的抗体贩运。
本书目录：
1. 介绍，过去和现在
2.细胞生物学中的两个问题简介
3.显微镜技术基础
4.图像形成与分析简介
5.从基因到蛋白质
6.抗体
7.基因克隆用于蛋白表达
8.荧光原理
9.单元格
10.显微镜设计
11.显微镜实验
12.探测器
13.几何光学
14.衍射
15.从光子到图像：数据模型
16.参数估计
17.Fisher Information下限
18.在二维空间中定位物体和单分子
19.在三维空间中定位物体和单分子
20.决议
21.反卷积
22.空间统计
在线附录
林岚 武汉大学生命科学学院 博士研究生