Ny datorteknik för mikroskopi förbättrar och förenklar avbildning inom biomedicinsk forskning

StockholmForskare vid Caltech har utvecklat en ny typ av beräkningsmikroskopi kallad APIC (Angular Ptychographic Imaging with Closed-form method). Denna metod ger skarpare och tydligare bilder jämfört med den äldre FPM (Fourier ptychographic microscopy).

FPM, som introducerades 2013, revolutionerade på området genom att kombinera vanliga mikroskop med datoralgoritmer. Detta gjorde det möjligt att få högupplösta bilder över stora ytor med billig utrustning. Men FPM hade en svaghet: det var beroende av iterativa algoritmer som ibland gav felaktiga bilder. APIC löser detta problem.

Viktiga fördelar med APIC:

• Ingen iterativ metod
• Förbättrad hastighet och noggrannhet
• Stort synfält utan behov av omfokusering
• Förbättrad upplösning

APIC-metoden eliminerar behovet av gissningar. Den löser direkt en linjär ekvation för att korrigera förvrängningar i mikroskopets optiska system. När dessa förvrängningar har identifierats, kan de rättas till, vilket leder till en tydlig och exakt bild.

APIC mäter ljusets intensitet och fas. Fasens information visar hur långt ljuset har färdats, vilket hjälper till att korrigera fel. Cheng Shen, en av huvudförfattarna, påpekade att deras metod är enklare och ger tydliga resultat. Shen framhöll att den är snabbare, mer exakt och drar nytta av en bättre förståelse för det optiska systemet.

Läs också:

Idag · 02:08

Historisk fosteravård gav makt åt fattiga kvinnor

APIC kan ta skarpa bilder över ett stort område utan att ständigt behöva justera fokus. Å andra sidan kräver FPM konstant omfokusering på grund av skillnader i provets höjd. Eftersom dessa tekniker ofta involverar att slå samman många lägre upplösta bilder, påskyndar APIC denna process. Det minskar också risken för misstag som görs av människor.

Changhuei Yangs labb på Caltech har utvecklat en ny teknik som heter APIC. Yang, en professor i elektroteknik, bioteknik och medicinsk teknik, säger att detta är viktigt. Hans labb har nyligen visat att AI kan vara bättre än expertpatologer på att förutsäga spridningen av cancer från lungcancersnitt, men bara om mikroskopbilderna är klara och i fokus. APIC hjälper till att uppnå den klarheten.

APIC är en betydande förbättring inom beräkningsmikroskopi. Det möjliggör snabbare och mer exakta avbildningar jämfört med tidigare metoder. Denna utveckling kan vara användbar inom många områden, inkluderande medicinsk avbildning, digital patologi och läkemedelstester.