2025/12/20Zespół badawczy z Uniwersytetu Nauki i Technologii Huazhong zaproponował PAMR (Physics-Aware Aberration-Corrected Meta Neural Representation), samonadzorowaną platformę rekonstrukcji 3D do dynamicznego, bezznacznikowego obrazowania żywych komórek. Badanie zostało opublikowane w recenzowanym międzynarodowym czasopiśmie optycznym „Advanced Photonics Nexus”.
PAMR: Postęp metodologiczny w tomografii 3D bez znaczników
Bezznacznikowe obrazowanie tomograficzne 3D cieszy się coraz większym zainteresowaniem w mikroskopii biologicznej ze względu na niską fototoksyczność i uproszczoną konfigurację optyczną. Jednak konwencjonalna tomografia Fouriera (FPT) jest często ograniczona przez wyraźne artefakty rekonstrukcji i wysoką złożoność obliczeniową, co ogranicza jej zastosowanie do dynamicznej obserwacji żywych komórek i próbek o dużym polu widzenia.
Dzięki integracji reprezentacji neuronalnych z a priori opartymi na fizyce, PAMR wykazuje systematyczną poprawę w porównaniu z tradycyjnymi podejściami:
Przyspieszona rekonstrukcja objętościowa:Czas rekonstrukcji pojedynczej objętości 3D (585 × 585 × 120 wokseli) został skrócony z 250 s do 28 s, co odpowiada około 10-krotnemu wzrostowi szybkości rekonstrukcji.
Zwiększenie rozdzielczości poza granice dyfrakcjit: Wykorzystując półkulisty system oświetleniowy z 66 diodami LED w połączeniu z obiektywem 40×/0,95 NA, PAMR osiąga rozdzielczość półskoku wynoszącą 137 nm w kierunku poprzecznym i 550 nm w kierunku osiowym, co stanowi około dwukrotną poprawę w stosunku do ograniczenia dyfrakcji obiektywu.
Solidna wydajność w warunkach rozproszonego widokuRekonstrukcje o wysokiej wierności są zachowane przy redukcji obrazu nawet o 75%. Po zmniejszeniu liczby kątów oświetlenia ze 120 do 30, jakość rekonstrukcji pozostaje stabilna, a wartości SSIM znacznie przewyższają te uzyskiwane konwencjonalnymi metodami FPT.
Obsługa kamery FL 9BW w celu walidacji PAMR
Wysoka wierność akwizycji sygnału i stabilność obrazowania mają kluczowe znaczenie dla walidacji eksperymentalnej zaawansowanych algorytmów mikroskopii obliczeniowej. TucsenFL 9BWkamera naukowa zapewnia kluczowe możliwości sprzętowe, które obsługują strukturę PAMR.
Wysokiej jakości akwizycja sygnału
Podświetlany od tyłu czujnik CMOS o szczytowej wydajności kwantowej wynoszącej 92%, umożliwiający wydajne wykrywanie słabych sygnałów bez znaczników.
Szum odczytu 0,9 e⁻ w połączeniu z wyjątkowo niskim prądem ciemnym (< 0,0005 e⁻/p/s) minimalizuje udział szumu i zachowuje integralność sygnału w warunkach słabego oświetlenia.
Duży format czujnika o przekątnej 15,96 mm (1") umożliwia pełne pokrycie heterogenicznych struktur próbek, zmniejsza utratę informacji i obsługuje gałąź korekcji aberracji w procesie rekonstrukcji.
Możliwość obrazowania w wysokiej rozdzielczości
Odległość między pikselami wynosi 3,76 μm, co dobrze odpowiada limitowi dyfrakcyjnemu obiektywu 40×/0,95 NA i jest zgodne z kryterium próbkowania Nyquista.
Macierz o rozdzielczości 3000 × 3000 pikseli umożliwiająca efektywne przechwytywanie danych oświetlenia pod wieloma kątami, niezbędnych do rekonstrukcji obliczeniowej o wysokiej rozdzielczości.
Długoterminowa stabilność obrazowania
Połączenie niezwykle niskiego prądu ciemnego (< 0,0005 e⁻/p/s) i głębokiego chłodzenia pozwala na uzyskanie obrazowania o wysokim stosunku sygnału do szumu podczas długich czasów naświetlania, jednocześnie łagodząc efekty fototoksyczne związane z wysokim natężeniem oświetlenia.
Odniesienia
Sun M, Zhong F, Mao S i in. Reprezentacja metaneuralna oparta na fizyce dla tomografii ptychograficznej Fouriera o wysokiej wierności, skorygowanej o aberracje i z rozproszonym widokiem [J].
Informacja o prawach autorskichNiniejszy artykuł ma na celu dostarczenie informacji o zastosowaniach kamer naukowych. Fragmenty treści pochodzą z odpowiednich opublikowanych prac naukowych. Wszelkie prawa autorskie należą do autorów. Prosimy o podanie źródła przy cytowaniu lub ponownym wykorzystywaniu tego materiału.
