高速体外强度衍射层析成像
光学
2020-01-01 v3 生物物理
摘要
我们展示了一种无标记、无扫描的强度衍射层析成像技术，利用环形照明（aIDT）快速表征体外大体积三维折射率分布。通过将照明几何形状与显微镜瞳孔最佳匹配，我们的技术将数据需求减少了 60 倍，以实现 10 Hz 体积速率的高速成像。使用 8 幅强度图像，我们恢复了约 m 的体积，横向分辨率为 487 nm，轴向分辨率为 3.4 m，接近衍射极限。我们技术的大体积速率和高分辨率使得能够对跨越多个长度尺度的复杂活体生物样本进行三维定量相位成像。我们在单细胞硅藻微藻、带有原生细菌的颊上皮细胞簇以及活体秀丽隐杆线虫标本上展示了 aIDT 的能力。在这些样本中，我们恢复了宏观尺度的细胞结构、亚细胞器和动态微生物组织，且运动伪影极小。量化这些特征在肿瘤学、免疫学和细胞病理生理学中具有重要用途，在这些领域中，需评估这些形态特征在疾病、寄生虫和新药治疗存在下的变化。最后，我们模拟了我们的 aIDT 系统以突出该技术的准确性和灵敏度。aIDT 有望成为一种强大的高速、无标记计算显微技术，适用于需要自然成像以实时评估环境对样本影响的场景。我们在 \href{https://github.com/bu-cisl/IDT-using-Annular-Illumination}{https://github.com/bu-cisl/IDT-using-Annular-Illumination} 提供了示例数据集和 aIDT 的开源实现。
引用
@article{arxiv.1904.06004,
title = {High-speed in vitro intensity diffraction tomography},
author = {Jiaji Li and Alex Matlock and Yunzhe Li and Qian Chen and Chao Zuo and Lei Tian},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.06004},
year = {2020}
}