Nuova tecnica APIC rivoluziona la microscopia: immagini biomediche nitide e ad alta risoluzione

RomeGli ingegneri del Caltech hanno sviluppato una nuova tecnica di microscopia chiamata APIC (Imaging Puftografico Angolare con Metodo Closed-form). Questo metodo supera la vecchia Microscopia Fourier Ptychographic (FPM) poiché consente di ottenere immagini nitide e ad alta risoluzione su ampie superfici senza sfocature o distorsioni.

I microscopi tradizionali presentano dei limiti a causa delle loro lenti ottiche. Gli scienziati erano costretti a scegliere tra vedere piccoli dettagli in un'area ridotta o osservare un'area più vasta con meno dettagli. Nel 2013, gli ingegneri del Caltech hanno ideato l'FPM, un nuovo metodo che utilizza i computer per ottenere immagini più nitide e dettagliate, offrendo il meglio di entrambe le opzioni.

La tecnica FPM divenne celebre perché permetteva di ottenere immagini nitide e dettagliate su vaste superfici senza la necessità di strumentazione costosa. Tuttavia, presentava un grosso limite: utilizzava un metodo iterativo per determinare le informazioni di fase della luce, portando a un processo ripetitivo che poteva compromettere l'accuratezza dell'immagine finale.

APIC, sviluppato da Changhuei Yang e il suo team, risolve questo problema. Questo innovativo metodo elimina i passaggi ripetitivi risolvendo direttamente un'equazione semplice per identificare le problematiche ottiche. Tale tecnica assicura immagini precise e nitide. Ruizhi Cao, coautore principale dello studio ed ex studente di Yang, afferma che questo approccio garantisce la fedeltà dei dettagli del campione.

APIC consente di ottenere immagini chiare su un'ampia area senza sforzo. Con FPM, gli utenti dovevano frequentemente rifocalizzare il microscopio quando l'altezza del campione variava. APIC elimina questa necessità, rendendo il processo di imaging più veloce e riducendo gli errori.

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Vantaggi principali di APIC:

• Acquisizione delle immagini più rapida
• Risultati più precisi
• Minima necessità di rifocalizzazione
• Correzione delle aberrazioni ottiche
• Risoluzione migliorata

Cheng Shen, attualmente ingegnere di algoritmi per la visione artificiale presso Apple, osserva che APIC offre una via più semplice ed efficiente per comprendere le informazioni di fase. Questo approccio sfrutta una profonda conoscenza dei sistemi ottici.

Il laboratorio di Yang sta migliorando l'uso delle immagini nelle applicazioni di intelligenza artificiale. Recentemente hanno dimostrato che l’IA può superare i medici esperti nella previsione della diffusione del cancro al polmone a partire da diapositive di tessuti. Immagini al microscopio nitide, chiare e di alta qualità sono fondamentali per questi compiti di IA, rendendo APIC ideale per questo scopo.

Cao ritiene che il metodo sviluppato con APIC possa essere applicato a più tipi di sistemi di imaging, migliorando significativamente la qualità e la nitidezza delle immagini. Questo potrebbe avere un grande impatto in settori come l'imaging biomedico, la patologia digitale e la sperimentazione farmacologica.

APIC elimina le incertezze nella cattura di immagini ad alta qualità, rendendo il processo più affidabile ed efficiente. Migliora le vecchie tecniche di microscopia offrendo immagini più nitide e precise, con vantaggi significativi per vari ambiti scientifici e medici.