定量相位显微镜:准确性比较和比较

科学领域:

• 生物物理学的生物物理.
• 光学显微镜的使用方法
• 定量成像技术 定量成像

背景情况:

• 定量相显微镜 (QPM) 对于生物成像至关重要,它提供了大规模分布和运输的无标签数据.
• QPMs通过避免光漂白和光毒性来补充光成像.
• 为特定应用选择最佳的QPM技术可能是具有挑战性的,因为可用的品种多样化.

研究的目的:

• 提供一个全面的教程审查,比较主要的QPM技术.
• 专注于QPM的准确性,特别是测量的精度和真实性.
• 帮助研究人员选择最适合他们的需求的QPM.

主要方法:

• 8种QPM技术的比较:数字全息显微镜 (DHM),交叉格子波显微镜 (CGM),衍射相显微镜 (DPM),差分相对比 (DPC) 显微镜,相位移干扰计 (PSI) 成像,里埃相显微镜 (FPM),空间光干扰显微镜 (SLIM) 和传输强度方程 (TIE) 成像.
• 利用基于离散双极近似 (IF-DDA) 的定制数值工具箱来建模电磁场.
• 升级了工具箱,以模拟各种QPM并结合射击噪声效应.

主要成果:

• 数字全息显微镜 (DHM) 和相位移交干扰仪 (PSI) 在很大程度上没有人工制造物,主要受到连贯噪声的影响.
• 交叉格子波面显微镜 (CGM),分相对比 (DPC) 显微镜,衍射相显微镜 (DPM) 和传输强度方程 (TIE) 成像显示了通过实验参数可调整的精度-真实性权衡.
• 里叶相显微镜 (FPM) 和空间光干扰显微镜 (SLIM) 具有固有的工件,限制了它们的定量准确性,特别是对于像真核细胞这样的大型生物标本.

结论:

• 该研究提供了基于精度和真实性的主要QPM技术的定量比较.
• 结果引导选择QPM,突出其在准确性和文物方面的优点和局限性.
• 开发的数值工具箱有助于建模和分析QPM性能.