Kvantitativní mikroskopie fázového kontrastu - Quantitative phase-contrast microscopy

Kvantitativní fázový kontrastní mikroskop
AkronymQPCM, QPM, QPI
Ostatní jménaFázový mikroskop, Kvantitativní fázová mikroskopie, Kvantitativní fázové zobrazování
PoužitíMikroskopické pozorování a kvantifikace neposkvrněného biologického materiálu
Související zbožíMikroskopie fázového kontrastu, Kontrastní mikroskopie s diferenciální interferencí, Hoffmanova modulační kontrastní mikroskopie

Kvantitativní fázová kontrastní mikroskopie nebo kvantitativní fázové zobrazování jsou kolektivní názvy pro skupinu metod mikroskopie, které kvantifikují fázový posun k tomu dochází, když světelné vlny procházejí opticky hustším objektem.[1][2]

Průsvitné objekty, jako živá lidská buňka, absorbují a rozptylují malé množství světla. Díky tomu je průsvitné objekty obtížné pozorovat v běžných světelných mikroskopech. Tyto objekty však indukují fázový posun, který lze pozorovat pomocí mikroskop s fázovým kontrastem Konvenční mikroskopie fázového kontrastu a související metody, jako je kontrastní mikroskopie s rozdílnou interferencí, vizualizujte fázové posuny transformací přechodů fázového posunu do variací intenzity. Tyto variace intenzity se mísí s dalšími variacemi intenzity, což ztěžuje extrakci kvantitativní informace.

Kvantitativní metody fázového kontrastu se odlišují od konvenčních metod fázového kontrastu tím, že vytvářejí druhý tzv obrázek fázového posunu nebo fázový obraz, nezávisle na intenzitě (světlé pole ) obraz.Fázové rozbalování metody jsou obecně aplikovány na obraz fázového posunu, aby poskytly absolutní hodnoty fázového posunu v každém pixelu, jak je znázorněno na obrázku 1.

Obrázek 1: V tomto obrazu fázového posunu buněk v kultuře odpovídá výška a barva bodu obrazu naměřenému fázovému posunu. Fázový posun indukovaný objektem v obrazovém bodě závisí pouze na tloušťce objektu a relativním index lomu objektu v obrazovém bodě. Objem objektu lze proto určit z obrazu fázového posuvu, když je znám rozdíl v indexu lomu mezi objektem a okolním médiem.[3]

Mezi hlavní metody pro měření a vizualizaci fázových posunů patří ptychografie a různé typy metod holografické mikroskopie jako např digitální holografická mikroskopie,holografická interferenční mikroskopie a digitální in-line holografická mikroskopie. Společné pro tyto metody je, že interferenční vzor (hologram ) je zaznamenán digitálně obrazový snímač Ze zaznamenaného interferenčního vzoru je intenzita a obraz fázového posunu numericky vytvořen počítačem algoritmus.[4]

Kvantitativní mikroskopie fázového kontrastu se primárně používá k pozorování nepoškozených živých buněk. Měření obrazů fázového zpoždění biologických buněk poskytuje kvantitativní informace o morfologii a suché hmotnosti jednotlivých buněk.[5]Na rozdíl od konvenčních obrazů s fázovým kontrastem[Citace je zapotřebí ], snímky fázových posunů živých buněk jsou vhodné ke zpracování softwarem pro analýzu obrazu. To vedlo k vývoji neinvazivního zobrazování živých buněk a automatizaci buněčná kultura analytické systémy založené na kvantitativní fázové kontrastní mikroskopii.[6]

Viz také

Reference

  1. ^ Etienne Cuche; Frédéric Bevilacqua; Christian Depeursinge (1999). "Digitální holografie pro kvantitativní zobrazování fázovým kontrastem". Optická písmena. 24 (5): 291–293. Bibcode:1999OptL ... 24..291C. doi:10,1364 / OL.24.000291. PMID  18071483.
  2. ^ Park Y, Depeursinge C, Popescu G (2018). "Kvantitativní fázové zobrazování v biomedicíně". Fotonika přírody. 12 (10): 578–589. Bibcode:2018NaPho..12..578P. doi:10.1038 / s41566-018-0253-x.
  3. ^ Manuel Kemmler; Markus Fratz; Dominik Giel; Norbert Saum; Albrecht Brandenburg; Christian Hoffmann (2007). "Neinvazivní časově závislé monitorování cytometrie digitální holografií". Journal of Biomedical Optics. 12 (6): 064002. Bibcode:2007JBO .... 12f4002K. doi:10.1117/1.2804926. PMID  18163818.
  4. ^ Myung K. Kim (2010). „Principy a techniky digitální holografické mikroskopie“. Recenze SPIE. 1: 018005. Bibcode:2010SPIER ... 1a8005K. doi:10.1117/6.0000006.
  5. ^ Zangle T, Teitell M (2014). „Hmotové profilování živých buněk: objevující se přístup v kvantitativní biofyzice“. Přírodní metody. 11 (12): 1221–1228. doi:10.1038 / nmeth.3175. PMC  4319180. PMID  25423019.
  6. ^ Chen, Claire Lifan; Mahjoubfar, Ata; Tai, Li-Chia; Blaby, Ian K .; Huang, Allen; Niazi, Kayvan Reza; Jalali, Bahram (2016). „Hluboké učení v klasifikaci buněk bez štítků“. Vědecké zprávy. 6: 21471. Bibcode:2016NatSR ... 621471C. doi:10.1038 / srep21471. PMC  4791545. PMID  26975219.publikováno pod licencí CC BY 4.0

externí odkazy