基于输送强度方程的目标表面多重定量动态相位显微镜成像

科学领域:

• 光学和光子学 在光学和光子学.
• 生物医学成像技术 生物医学成像技术
• 数字显微镜的数字显微镜

背景情况:

• 传统的相位成像依赖于机械扫描或干扰测量,限制速度和复杂性.
• 使用传输强度方程 (TIE) 的微观相位数字成像提供了一个替代方案,但通常需要专门的设置.
• 对于定量相位成像,需要更简单,更快,更非干扰度的方法.

研究的目的:

• 开发基于TIE的单次暴露目标表面多重相重建 (SETMPR) 结构.
• 为了实现动态的,非干扰度,定量折射率分布测量在一个单一的镜头.
• 在静态光学和动态生物样本成像中展示SETMPR的应用.

主要方法:

• 通过将传统的亮场倒置显微镜与专门的波纹形状传输元件集成,实现了一个SETMPR结构.
• 利用强度运输方程 (TIE) 来从强度测量中进行相位重建.
• 通过将微镜阵列和格子的测量与标准仪器进行比较,验证了定量准确性.
• 在HT22细胞的现场静态和长期动态成像中,采用机器学习进行自动图像细分.

主要成果:

• 该SETMPR结构易于构建,并可实现动态的,非干扰度的定量相位成像.
• 对光学样品的标准仪器进行测量准确性验证.
• 静态和动态生物样本 (HT22细胞) 的定量成像成功地实现了框架速率有限的速度.
• 机器学习促进了用于细胞成像的自动图像细分.

结论:

• SETMPR方法为定量相位成像提供了一种实用和高效的方法.
• 这种技术显著推进了生物医学领域细胞过程的动态观测.
• 该系统的简单性和速度为高通量生物成像和光学计量学开辟了新的途径.