Scherpere biomedische beelden dankzij revolutionaire computermicroscopie APIC, ontwikkeld door Caltech-ingenieurs

AmsterdamIngenieurs van Caltech hebben een nieuwe microscopietechniek ontwikkeld genaamd APIC (Angular Ptychographic Imaging with Closed-form method). Deze methode overtreft de oudere Fourier Ptychographic Microscopy (FPM) doordat het scherpe en hoge-resolutie beelden maakt over grote gebieden zonder wazigheid of vervorming.

Traditionele microscopen hebben beperkingen vanwege hun optische lenzen. Wetenschappers moesten kiezen tussen het zien van kleine details in een klein gebied of het zien van een groter gebied met minder details. In 2013 ontwikkelden ingenieurs van Caltech FPM, een nieuwe methode om met behulp van computers duidelijkere en meer gedetailleerde beelden te maken, waardoor beide opties optimaal gecombineerd worden.

FPM werd populair omdat het heldere, gedetailleerde beelden over een groot gebied kon maken zonder dure apparatuur. Toch had het een groot nadeel. Het gebruikte een trial-and-error methode om de fase-informatie van licht te bepalen, wat leidde tot een repetitief proces dat de nauwkeurigheid van het eindbeeld kon verminderen.

APIC, ontwikkeld door Changhuei Yang en zijn team, biedt een oplossing voor dit probleem. Deze nieuwe techniek vermijdt herhalende stappen door direct een eenvoudige vergelijking op te lossen om optische problemen te identificeren. Dit zorgt voor precieze en heldere beelden. Ruizhi Cao, medeauteur van de studie en voormalig afgestudeerde student in Yang's lab, zegt dat deze methode de werkelijke details van een monster garandeert.

APIC zorgt voor heldere beelden over een groot gebied. Bij gebruik van FPM moesten gebruikers vaak de microscoop weer scherpstellen als de hoogte van het monster veranderde. APIC maakt deze herpositionering overbodig, waardoor het beeldproces sneller en minder foutgevoelig wordt.

Lees ook:

Vandaag · 09:56

Doorbraak in orgaanacceptatie met nanotechnologie en immunotherapie

Belangrijke voordelen van APIC zijn onder andere:

• Snellere beeldverwerking
• Hogere precisie
• Minder noodzaak tot opnieuw scherpstellen
• Mogelijkheid om optische aberraties te corrigeren
• Betere resolutie

Cheng Shen, momenteel werkzaam bij Apple als ingenieur voor computervisie-algoritmes, wijst erop dat APIC een eenvoudigere en efficiëntere manier biedt om fase-informatie te begrijpen. Deze methode maakt gebruik van diepgaande kennis van optische systemen.

Het lab van Yang werkt aan de verbetering van het gebruik van beelden in AI-toepassingen. Ze hebben onlangs aangetoond dat AI beter kan voorspellen dan ervaren artsen hoe longkanker zich verspreidt aan de hand van weefselmonsters. Heldere, scherpe en hoogwaardige microscoopbeelden zijn cruciaal voor deze AI-taken, wat APIC ideaal maakt voor dit doel.

Cao is van mening dat de met APIC ontwikkelde methode kan worden toegepast op meerdere beeldvormingssystemen, wat de beeldkwaliteit en helderheid aanzienlijk kan verbeteren. Dit zou grote voordelen kunnen bieden aan gebieden zoals biomedische beeldvorming, digitale pathologie en medicijntesten.

APIC neemt de onzekerheid weg bij het maken van hoogwaardige beelden, waardoor het proces betrouwbaarder en efficiënter wordt. Het verbetert oudere microscopiemethoden door helderdere en nauwkeurigere beelden te leveren, wat gunstig is voor diverse wetenschappelijke en medische toepassingen.