没有标签的人类精子细胞的折射率映射

科学领域:

• 生物医学光学 生物医学光学
• 生殖生物学 生殖生物学
• 显微镜技术 显微镜技术

背景情况:

• 内细胞质精子注射 (ICSI) 依赖于使用标准显微镜的主观精子选择.
• 由于细胞透明度,目前的方法缺乏精子内部形态的详细可视化.
• 在ICSI期间,染色是不可能的,限制了对比度增强.

研究的目的:

• 开发一种无标签的方法,用于单个人类精子细胞的定量折射计.
• 为了实现精子内的亚细胞结构的自动识别,以改善精子的选择.
• 在ICSI中克服主观形态评估的局限性.

主要方法:

• 使用干扰度相位显微镜 (IPM) 在具有不同折射率的介质中进行定量相位成像.
• 结合IPM和光显微镜以定位精子结构并实现折射计.
• 开发了一种机器学习模型,在无标签相位图像上进行训练,用于自动分类.

主要成果:

• 成功地对个体人类精子细胞进行了折射计,根据折射率差异区分核和体.
• 机器学习模型在识别亚细胞结构方面实现了89%的灵敏度和94%的特异性.
• 证明了IPM在无标签的定量形态学表征方面的潜力.

结论:

• 无标签的干扰度相位显微镜为人类精子分析提供了必要的定量信息.
• 这种方法可以显著提高ICSI精子选择的准确性和客观性.
• 开发的方法有望提高辅助生殖技术.