基于压缩时间反演矩阵的高通量体自适应光学成像
光学
2021-09-15 v1 生物物理
摘要
深层组织光学成像因组织引起的光学像差和多次散射噪声而导致分辨能力降低。记录所有可行正交输入通道的后向散射波映射的反射矩阵方法，为消除严重像差并在不依赖荧光标记和引导星的情况下恢复理想的衍射极限空间分辨率提供了强有力的解决方案。然而，测量组织样本的全输入-输出响应非常耗时，使得实时图像采集十分困难。在此，我们提出使用时间反演矩阵而非反射矩阵，对小鼠大脑进行快速高分辨率体成像。时间反演矩阵将双向问题简化为单向问题，有效降低了对输入通道覆盖的要求。利用为新开发的时间反演矩阵设计的像差校正算法，我们证明了仅使用完整基的 2% 即可校正复杂像差，同时保持与全采样反射矩阵相当的图像重建保真度。由于矩阵记录时间减少了近 100 倍，我们得以对 40 x 40 微米视场（176 x 176 像素）以 80 Hz 帧率实现实时像差校正成像。此外，我们通过对 128 x 128 x 125 微米体积（568 x 568 x 125 体素）在 3.58 s 内记录、在每个 1 微米深度切片处校正组织像差，并以 0.45 微米横向分辨率和 2 微米轴向分辨率可视化有髓轴突，展示了小鼠大脑的高通量体自适应光学成像。
引用
@article{arxiv.2109.06674,
title = {High-throughput volumetric adaptive optical imaging using compressed time-reversal matrix},
author = {Hojun Lee and Seokchan Yoon and Pascal Loohuis and Jin Hee Hong and Sungsam Kang and Wonshik Choi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.06674},
year = {2021}
}