Ostre obrazy biomedyczne dzięki innowacyjnej technice mikroskopii komputerowej w technologii APIC.

WarsawInżynierowie z Caltech opracowali nową technikę mikroskopii nazwaną APIC (Kątowa Ptychograficzna Obrazowanie Metodą Zamkniętą). Ta metoda przewyższa starszą mikroskopię ptychograficzną Fouriera (FPM), ponieważ umożliwia uzyskiwanie wyraźnych, wysokorozdzielczych obrazów na dużych obszarach bez zamglenia czy zniekształceń.

Tradycyjne mikroskopy mają ograniczenia związane z ich soczewkami optycznymi. Naukowcy musieli wybierać pomiędzy oglądaniem drobnych szczegółów w małym obszarze a obserwacją większego obszaru z mniejszą ilością detali. W 2013 roku inżynierowie z Caltech opracowali FPM, nowatorską metodę wykorzystania komputerów do uzyskiwania wyraźniejszych i bardziej szczegółowych obrazów, łącząc zalety obu opcji.

FPM zyskało popularność, ponieważ potrafiło tworzyć wyraźne i szczegółowe obrazy na dużym obszarze, nie wymagając drogiego sprzętu. Jednak miało znaczącą wadę. Wykorzystywało metodę prób i błędów do ustalenia informacji o fazie światła, co prowadziło do powtarzalnego procesu, który mógł obniżać dokładność końcowego obrazu.

APIC stworzony przez Changhuei Yanga i jego zespół rozwiązuje ten problem. Nowa technika unika wielokrotnego powtarzania kroków poprzez bezpośrednie rozwiązanie prostego równania w celu zidentyfikowania problemów optycznych. Metoda ta gwarantuje precyzyjne i wyraźne obrazy. Ruizhi Cao, współautor badania i były student w laboratorium Yanga, twierdzi, że ta metoda zapewnia rzeczywiste szczegóły próbki.

APIC ułatwia uzyskiwanie wyraźnych obrazów na dużym obszarze. Dzięki technologii FPM, użytkownicy często musieli ponownie ustawiać ostrość mikroskopu przy zmianach wysokości próbki. APIC eliminuje konieczność tego ponownego ustawiania ostrości, co przyspiesza proces obrazowania i zmniejsza liczbę błędów.

Zobacz również:

Dzisiaj · 09:56

Nowatorska akceptacja organów: przełom w medycynie transplantacyjnej

Kluczowe zalety systemu APIC to: szybsze pozyskiwanie obrazów, bardziej precyzyjne wyniki, minimalna potrzeba ponownego ustawiania ostrości, możliwość korekcji aberracji optycznych oraz zwiększona rozdzielczość.

Cheng Shen, który jest inżynierem ds. algorytmów komputerowego rozpoznawania obrazu w Apple, wskazuje, że APIC umożliwia prostsze i bardziej efektywne zrozumienie informacji o fazie. Metoda ta wykorzystuje dogłębną wiedzę o systemach optycznych.

Laboratorium Yang pracuje nad ulepszaniem wykorzystania obrazów w aplikacjach AI. Niedawno udowodnili, że AI może lepiej przewidywać rozprzestrzenianie się raka płuc na podstawie wycinków tkanek niż doświadczeni lekarze. Wyraźne, ostre i wysokiej jakości obrazy mikroskopowe są niezwykle istotne dla tych zadań AI, co czyni APIC idealnym rozwiązaniem w tym przypadku.

Cao uważa, że metoda stworzona z wykorzystaniem APIC może zostać zastosowana do większej liczby systemów obrazowania, co poprawi jakość i przejrzystość obrazów. Może to znacząco wpłynąć na takie dziedziny jak obrazowanie biomedyczne, patologia cyfrowa i testowanie leków.

APIC eliminuje konieczność zgadywania podczas wykonywania wysokiej jakości zdjęć, co sprawia, że proces ten staje się bardziej niezawodny i efektywny. Udoskonala starsze metody mikroskopowe, oferując wyraźniejsze i dokładniejsze obrazy, co jest korzystne dla różnych zastosowań naukowych i medycznych.