Loading ...Исследователи разработали новый алгоритм для восстановления трехмерного распределения показателя преломления биологических образцов, которые демонстрируют несколько типов рассеяния света. Алгоритм помогает оптимизировать новый подход к визуализации, называемый интенсивностной дифракционной томографией (IDT).
Цзябэй Чжу из Бостонского университета представит это исследование на конгрессе Optica Imaging . Гибридная встреча состоится 14—17 августа 2023 года в Бостоне, штат Массачусетс.
«Трехмерная количественная фазовая визуализация (QPI) обладает превосходными характеристиками для различных приложений в области биомедицинской визуализации. В качестве метода без меток QPI может отображать прозрачные живые организмы и клетки без экзогенных контрастных веществ и красителей, которые вызывают фототоксические эффекты, повреждающие образец, — объясняет Чжу.
«По сравнению с традиционной фазово-контрастной и дифференциально-интерференционно-контрастной микроскопией, QPI не только предоставляет высококонтрастную морфологическую информацию, но также дает количественную информацию о фазе. В частности, 3D QPI может обеспечить трехмерное распределение показателя преломления (RI) с высоким разрешением внутри образцов. Эта ценная информация может облегчить исследования в области гематологии, неврологии и иммунологии, помогая в диагностике заболеваний и инфекций».
Хотя методы трехмерной визуализации можно использовать для изучения толстых биологических образцов, достижение высокой скорости сбора данных и высокого разрешения является сложной задачей. Подходы IDT представляют собой методы фазовой томографии без меток, которые помогают преодолеть это ограничение. Их можно выполнять с помощью программируемой светодиодной матрицы, которую легко добавить к стандартному микроскопу.
Исследовательская группа Чжу недавно разработала два метода IDT, известные как кольцевой IDT (aIDT) и мультиплексный IDT (mIDT), которые повышают скорость получения изображений до уровня, достаточного для визуализации динамических биологических образцов. Кольцевой IDT (aIDT) использует светодиодное кольцо, соответствующее числовой апертуре объектива, а мультиплексный IDT (mIDT) использует несколько светодиодов для одновременного освещения образца.
Когда исследователи обнаружили, что существующие алгоритмы реконструкции IDT плохо работают с их новыми подходами из-за использования объективов с высокой числовой апертурой, они решили разработать новый алгоритм . В нем используется модель многократного рассеяния, основанная на методе непараксиального рассеяния с разделением шагов (SSNP), который был недавно разработан для преодоления аналогичных ограничений в оптической дифракционной томографии.
Исследователи показали, что применение нового алгоритма реконструкции IDT к клеткам буккального эпителия с использованием aIDT позволяет легко различать клетки на разной глубине, реконструировать границы клеток и мембраны, а также визуализировать нативные бактерии вокруг клеток.
Они также применили его к толстому живому эмбриону C. elegans с множественным рассеянием, используя mIDT. Полученные реконструированные изображения показали детали того, как черви были сложены, а поперечное сечение одной глубины показало морфологические детали контура клеток, ротовой полости и хвоста червя.
В целом эксперименты показали, что, распространив метод SSNP на IDT, исследователи смогли получить высококачественные изображения с большим полем зрения.
Новости партнеров:
Вам могло бы понравиться:
64
