Neue Computermikroskopie vereinfacht Bildgebung und liefert schärfere Ergebnisse

BerlinEine Gruppe von Forschern am Caltech hat eine neue Form der computergestützten Mikroskopie namens APIC (Angular Ptychographic Imaging with Closed-form method) entwickelt. Diese Methode liefert im Vergleich zur älteren FPM (Fourier-Ptychografie-Mikroskopie) schärfere und klarere Bilder.

FPM, das 2013 eingeführt wurde, revolutionierte die Mikroskopie, indem es gewöhnliche Mikroskope mit Computer-Algorithmen kombinierte. Dadurch wurden hochauflösende Bilder über große Flächen mit kostengünstiger Ausrüstung möglich. Allerdings hatte FPM einen Nachteil: Es hing von iterativen Algorithmen ab, die manchmal ungenaue Bilder erzeugten. APIC behebt dieses Problem.

Wesentliche Vorteile von APIC:

• Keine iterative Vorgehensweise
• Erhöhte Geschwindigkeit und Genauigkeit
• Großes Sichtfeld ohne erneutes Fokussieren
• Verbesserte Auflösung

Die APIC-Methode eliminiert das Rätselraten. Sie löst direkt eine lineare Gleichung, um Verzerrungen im optischen System des Mikroskops zu beheben. Sobald diese Verzerrungen erkannt wurden, können sie korrigiert werden, was zu einem klaren und präzisen Bild führt.

Ruizhi Cao, eine der Hauptautorinnen des Artikels, hob die Vorteile ihrer Methode hervor. „Wir erhalten eine detaillierte Ansicht in hoher Auflösung auf einfache Weise“, erklärte Cao. „Dadurch können wir sicherstellen, dass wir die tatsächlichen endgültigen Details einer Probe sehen.“

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APIC misst die Lichtintensität und dessen Phase. Die Phase gibt Aufschluss darüber, wie weit das Licht gereist ist, was bei der Korrektur von Fehlern hilft. Cheng Shen, einer der Hauptautoren, erklärte, dass ihre Methode einfacher ist und klare Ergebnisse liefert. Shen betonte, dass sie schneller, präziser und auf einem besseren Verständnis des optischen Systems basiert.

APIC ermöglicht es, klare Bilder von großen Flächen aufzunehmen, ohne ständig den Fokus anpassen zu müssen. Im Gegensatz dazu erfordert FPM häufiges Nachfokussieren aufgrund unterschiedlicher Probenhöhen. Da diese Techniken oft das Zusammenfügen vieler Bilder niedrigerer Auflösung beinhalten, beschleunigt APIC diesen Prozess. Gleichzeitig verringert es die Wahrscheinlichkeit von menschlichen Fehlern.

Changhuei Yangs Labor an der Caltech hat eine neue Technik namens APIC entwickelt. Yang, Professor für Elektrotechnik, Bioingenieurwesen und medizinische Ingenieurwissenschaften, betont deren Bedeutung. Sein Labor hat kürzlich gezeigt, dass KI besser als erfahrene Pathologen die Ausbreitung von Lungenkrebs vorhersagen kann, vorausgesetzt, die Mikroskopbilder sind klar und scharf. APIC trägt entscheidend zu dieser Bildqualität bei.

APIC stellt einen bedeutenden Fortschritt in der rechnergestützten Mikroskopie dar. Es ermöglicht schnellere und präzisere Bildgebung im Vergleich zu früheren Methoden. Diese Weiterentwicklung könnte in vielen Bereichen von Nutzen sein, einschließlich der medizinischen Bildgebung, der digitalen Pathologie und der Medikamententests.