用InGaAs相机对小鼠进行高动态范围短波红外 (SWIR) 成像
Amish Patel1,2, Xingjian Zhong1,2, Mallory Moffett2
1Boston University, Department of Biomedical Engineering, Boston, Massachusetts, USA.
bioRxiv : the preprint server for biology
|November 24, 2025
概括
本研究引入了用于短波红外 (SWIR) 应用的高动态范围 (HDR) 成像方法,增强了临床前研究中的定量光分析. 这种新技术可以在广泛的强度范围内改善成像,简化工作流程并保持精度.
科学领域:
- 生物医学成像技术 生物医学成像技术
- 光学工程是指光学工程.
- 临床前研究 临床前研究
背景情况:
- 短波红外 (SWIR) 成像为临床前研究提供深层组织透和低自发光.
- 在SWIR成像中的InGaAs摄像机具有有限的动态范围,限制了明亮和暗光信号的分析.
- 定量光成像对于生物分布研究至关重要,但受到动态范围限制的挑战.
研究的目的:
- 开发用于SWIR光成像中的InGaAs探测器的高动态范围 (HDR) 成像方法.
- 为了在临床前模型中能够在广泛的强度范围内进行定量光分析.
- 为了克服当前SWIR成像系统有限动态范围的局限性.
主要方法:
- 适应InGaAs探测器的经典HDR算法,包括暴露时间依赖的暗电流减去.
- 实施了预处理步骤,在相机响应功能恢复之前删除和噪音的像素.
- 使用动态权重范围调整来管理较长曝光时间的强度变化.
- 在小鼠模型中使用氨酸绿色和量子点验证了该方法.
主要成果:
- 与单次曝光相比,动态范围得到了22dB的改进.
- 能够同时量化光度的三个以上的数量级.
- 在体内证明了较好的对比度和噪声比率以及血管对比度,同时保持了定量准确性.
- 在单个摄像头校准后展示了数据集的快速处理.
结论:
- 基于软件的HDR SWIR成像方法显著提高了临床前成像工作流程.
- 消除了对暴露参数优化的需求,允许从单个收购中进行全面的生物分布分析.
- 保持定量准确性,使其成为药物开发和生物研究的宝贵工具.
