计算 TIRF 实现了超越介质场的光学剖面成像
光学
2026-01-26 v2 人工智能
摘要
宽场荧光显微镜的分辨率受限于低纵向分辨率导致的背景信号，尤其是对于密集标记的生物样本而言。虽然全内部反射荧光 (TIRF) 显微镜提供了强大的近表面剖面成像，但其本质上受限于浅层成像深度。本文提出计算 TIRF (cTIRF)，一种基于深度学习的成像模态，直接从常规宽场环面荧光测量生成类似 TIRF 的剖面图像，而无需任何光学修改。通过将物理导向的前向模型整合到网络训练中，cTIRF 实现了有效的背景抑制和纵向分辨率提升，同时保持与测量宽场数据的一致性。我们演示了 cTIRF 在常规 TIRF 无法实现的密集标记样本中，能够以相当于实验 TIRF 的性能恢复近表面结构，并进一步实现了单帧和体积剖面重建。这一工作将 cTIRF 确立为硬件光学剖面成像在荧光显微镜中的实用且可部署的替代方案，由快速适应新的成像系统所需的最少校准数据所支持。
引用
@article{arxiv.2511.06853,
title = {Computational TIRF enables optical sectioning beyond the evanescent field for widefield fluorescence microscopy},
author = {Qiushi Li and Celi Lou and Yanfang Cheng and Bilang Gong and Xinlin Chen and Hao Chen and Baowan Li and Jieli Wang and Yulin Wang and Sipeng Yang and Yunqing Tang and Luru Dai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.06853},
year = {2026}
}