2025/12/20A Yiming Li professzor vezette kutatócsoport a Déli Tudományos és Technológiai Egyetemen (SUSTech) a LiteLoc, egy skálázható és könnyű, mélytanuláson alapuló elemző keretrendszer bevezetésével a nagy áteresztőképességű, szuperfelbontású képalkotásban az egymolekulás lokalizációs mikroszkópia (SMLM) alkalmazásának kulcsfontosságú kihívásaira kereste a választ. A „Skálázható és könnyű, mélytanuláson alapuló, hatékony elemző keretrendszer” című munka a Nature Communications nemzetközi folyóiratban jelent meg.
LiteLoc Innovations
Az SMLM szuperfelbontású képeket rekonstruál azáltal, hogy pontosan lokalizálja az egyes fluoreszcens molekulákat több tízezer sztochasztikus villogó képkockán keresztül. Az így kapott adatmennyiségek szigorú követelményeket támasztanak a számítási hatékonysággal, az adatátviteli sebességgel és a rendszer skálázhatósággal szemben.
A valós idejű teljesítmény, a nagy lokalizációs pontosság és a nagy áteresztőképesség fő célkitűzései köré tervezett LiteLoc keretrendszer számos kritikus szűk keresztmetszetet leküzd a nagy áteresztőképességű SMLM rekonstrukcióban:
A PAMR a neurális reprezentációk és a fizikai alapú priorok integrálásával szisztematikus fejlesztéseket mutat be a hagyományos megközelítésekhez képest:
Gyorsított volumetrikus rekonstrukcióEgyetlen 3D térfogat (585 × 585 × 120 voxel) rekonstrukciós ideje 250 másodpercről 28 másodpercre csökken, ami a rekonstrukciós sebesség körülbelül 10-szeres növekedésének felel meg.
Felbontásnövelés a diffrakciós határon túlt: Egy 66 LED-es félgömb alakú megvilágítórendszer és egy 40×/0,95 NA objektív kombinációjának használatával a PAMR laterálisan 137 nm, axiálisan pedig 550 nm fél-osztású felbontást ér el, ami körülbelül kétszeres javulást jelent az objektív diffrakciós határához képest.
Robusztus teljesítmény ritka látótávolságon belül isA nagy pontosságú rekonstrukciók akár 75%-os nézetcsökkentéssel is fenntarthatók. Amikor a megvilágítási szögek számát 120-ról 30-ra csökkentik, a rekonstrukció minősége stabil marad, az SSIM értékek jelentősen meghaladják a hagyományos FPT módszerekkel kapott értékeket.
Dhyana 400BSI V3 sCMOS kamera támogatás LiteLoc Innovations-hoz
A nagy pontosságú jelfeldolgozás és a képalkotási stabilitás kritikus fontosságú a fejlett számítógépes mikroszkópos algoritmusok kísérleti validálásához. A Tucsen...FL 9BWA tudományos kamera kulcsfontosságú hardverképességeket biztosít, amelyek támogatják a PAMR keretrendszert.
A LiteLoc SMLM rendszer a Tucsen Dhyana 400BSI V3 sCMOS kamerát használja központi képalkotó detektorként. A kamera kiváló jel-zaj teljesítményének és nagy sebességű kiolvasásának kombinációja kritikus hardveres támogatást nyújt az elméleti lokalizációs határok eléréséhez, és lehetővé teszi a zárt hurkú validációt az algoritmusfejlesztés és a kísérleti képalkotás között.
1. Kivételes jel-zaj teljesítmény
Akár 95%-os kvantumhatásfokával (QE) a Dhyana 400BSI V3 maximalizálja az egymolekulás fluoreszcenciajelek hatékony gyűjtését. Tipikus, 1,1 e⁻ (RMS) leolvasási zaja robusztus jel-zaj arányt biztosít alacsony fotonkoncentráció mellett, szilárd alapot teremtve a LiteLoc számára, hogy az elméleti határokhoz közeli lokalizációs pontosságot érjen el.
2. Nagy sebességű adatkimenet
A Dhyana 400BSI V3 teljes felbontású képalkotást biztosít akár 100 képkocka/másodperc sebességgel 2048 (H) × 2048 (V) felbontásban, ami körülbelül 550 MB/s (11 bites) nyersadat-generálási sebességnek felel meg. Ez az átviteli sebesség szorosan megegyezik a LiteLoc 567 MB/s-os elemzési sebességével, közvetlenül támogatva a rendszer nagy áteresztőképességű képalkotási céljait.
Referenciák
Fei, Y., Fu, S., Shi, W. és munkatársai. Skálázható és könnyűsúlyú mélytanulás a hatékony, nagy pontosságú, egymolekulás lokalizációs mikroszkópiához. Nat Commun 16, 7217 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-62662-5
Szerzői jogi közleményEz a cikk tudományos kamerákkal kapcsolatos alkalmazási hivatkozásokat tartalmaz. A tartalom egyes részei releváns publikált kutatási cikkekből származnak. Minden szerzői jog az eredeti szerzőket illeti. Kérjük, jelezze a forrást, amikor idézi vagy újra felhasználja ezt az anyagot.
