Nowa technika mikroskopii obliczeniowej zapewnia wyraźniejsze obrazy przy mniejszej liczbie pomiarów

WarsawNaukowcy z Caltech opracowali nowy rodzaj mikroskopii obliczeniowej o nazwie APIC (Angular Ptychographic Imaging with Closed-form method). Ta metoda umożliwia uzyskiwanie ostrzejszych i bardziej wyraźnych obrazów w porównaniu do starszej techniki FPM (Fourier ptychographic microscopy).

FPM, wprowadzone w 2013 roku, zrewolucjonizowało dziedzinę mikroskopii poprzez połączenie zwykłych mikroskopów z algorytmami komputerowymi. Dzięki temu możliwe stało się uzyskiwanie obrazów o wysokiej rozdzielczości na dużych obszarach przy użyciu taniego sprzętu. Metoda FPM miała jednak wadę: opierała się na algorytmach iteracyjnych, które czasami generowały niedokładne obrazy. APIC rozwiązuje ten problem.

Kluczowe zalety APIC:

• Brak podejścia iteracyjnego
• Ulepszona szybkość i precyzja
• Duże pole widzenia bez konieczności ponownego ustawiania ostrości
• Zwiększona rozdzielczość

Metoda APIC eliminuje konieczność zgadywania. Bezpośrednio rozwiązuje równanie liniowe, aby naprawić zniekształcenia w układzie optycznym mikroskopu. Po ich zidentyfikowaniu zniekształcenia te mogą zostać skorygowane, co prowadzi do uzyskania jasnego i precyzyjnego obrazu.

Ruizhi Cao, jeden z głównych autorów publikacji, podkreślił zalety ich metody. „Osiągamy wyraźny obraz wysokiej rozdzielczości w prosty sposób” – powiedział Cao. „Oznacza to, że możemy mieć pewność, iż widzimy rzeczywiste, ostateczne szczegóły próbki.”

APIC mierzy intensywność światła oraz jego fazę. Faza wskazuje, jak daleką trasę przebyło światło, co pomaga w korygowaniu błędów. Cheng Shen, jeden z głównych autorów, stwierdził, że ich metoda jest prostsza i daje wyraźne wyniki. Shen zauważył, że jest ona szybsza, bardziej precyzyjna i korzysta z lepszego zrozumienia systemu optycznego.

Zobacz również:

Dzisiaj · 02:08

Dawne matki zastępcze: siła i wpływ kobiet

APIC umożliwia robienie wyraźnych zdjęć na dużym obszarze bez potrzeby ciągłego dostosowywania ostrości. W przeciwieństwie do tego, FPM wymaga częstego ponownego ustawiania ostrości z powodu różnic w wysokości próbek. Techniki te zazwyczaj polegają na łączeniu wielu obrazów o niższej rozdzielczości, dlatego APIC przyspiesza ten proces. Zmniejsza również ryzyko błędów popełnianych przez ludzi.

„Opracowaliśmy metodę pozwalającą na korygowanie błędów oraz zwiększanie przejrzystości,” powiedział Cao. „Te dwie cechy mogą być przydatne w wielu różnych systemach obrazowania.”

Laboratorium Changhuei Yanga na Caltech opracowało nową metodę o nazwie APIC. Yang, profesor inżynierii elektrycznej, bioinżynierii i inżynierii medycznej, podkreśla jej znaczenie. Jego zespół niedawno wykazał, że sztuczna inteligencja może przewyższać ekspertów patologów w przewidywaniu rozsiewu raka na podstawie próbek z raka płuc, ale tylko wtedy, gdy obrazy z mikroskopu są wyraźne i ostre. APIC pomaga uzyskać tę przejrzystość.

APIC to znaczący postęp w dziedzinie mikroskopii obliczeniowej, oferujący szybsze i bardziej precyzyjne obrazowanie w porównaniu z wcześniejszymi metodami. To usprawnienie może znaleźć zastosowanie w wielu obszarach, w tym w obrazowaniu medycznym, cyfrowej patologii oraz testowaniu leków.