정량적 위상 대비 현미경법

Quantitative phase-contrast microscopy
정량 위상 대비 현미경
약자QPCM, QPM, QPI
기타 이름위상 현미경, 정량 위상 현미경, 정량 위상 이미징
사용하다미정비 생체물질의 현미경 관찰 및 정량화
관련 항목위상조영현미경, 차간섭조영현미경, 호프만변조조영현미경

정량적 위상 대비 현미경 검사 또는 정량적 위상 이미징은 광파가 광학적으로 밀도가 [1][2]높은 물체를 통과할 때 발생하는 위상 변화를 정량화하는 현미경 검사 방법 그룹의 총칭입니다.

살아있는 인간의 세포와 같은 반투명 물체는 소량의 빛을 흡수하고 산란시킨다.이것은 반투명 물체를 일반 광현미경에서 관찰하기 어렵게 만든다.그러나 이러한 물체는 위상 대비 현미경을 사용하여 관찰할 수 있는 위상 이동을 유도합니다.기존의 위상 대비 현미경 검사 및 차등 간섭 대비 현미경 검사와 같은 관련 방법은 위상 편이 구배를 강도 변동으로 변환하여 위상 편이를 시각화합니다.이러한 강도 변동은 다른 강도 변동과 혼합되어 정량적 정보를 추출하기가 어렵다.

정량적 위상대조법은 강도(밝은 필드) 화상에 의존하지 않고 제2의 위상 편이 화상 또는 위상 화상을 생성한다는 점에서 기존의 위상대조법과는 구별된다.위상 언랩 방법은 일반적으로 위상 편이 영상에 적용되어 그림 1과 같이 각 픽셀의 절대 위상 편이 값을 제공합니다.

그림 1: 배양 내 세포의 이 위상 편이 이미지에서 이미지 포인트의 높이와 색상은 측정된 위상 편이와 일치합니다.영상 포인트에서 물체에 의해 유도되는 위상 이동은 영상 포인트에서 물체의 두께와 상대 굴절률에만 의존합니다.따라서 물체와 주변 매체의 굴절률 차이를 [3]알 수 있는 경우 위상 편이 영상에서 물체의 부피를 결정할 수 있다.

위상 변화를 측정하고 시각화하는 주요 방법에는 ptychography와 디지털 홀로그래픽 현미경, 홀로그래픽 간섭 현미경, 디지털 인라인 홀로그래픽 현미경 등 다양한 유형의 홀로그래픽 현미경 방법이 있습니다.이러한 방법의 공통점은 디지털 이미지 센서에 의해 간섭 패턴(홀로그램)이 기록된다는 것입니다.기록된 간섭 패턴으로부터 컴퓨터 [4]알고리즘에 의해 강도 및 위상 편이 화상을 수치적으로 작성한다.

정량적 위상 대비 현미경은 주로 배양되지 않은 살아있는 세포를 관찰하는데 사용된다.생체세포의 위상지연 이미지를 측정하는 것은 개별세포의 [5]형태와 건조질량에 대한 정량적 정보를 제공한다.종래의 위상 콘트라스트[citation needed] 화상과 달리, 생체 세포의 위상 편이 화상은 화상 해석 소프트웨어로 처리하기에 적합하다.이를 통해 비침습적 실시간 세포 영상 및 정량적 위상 대비 [6]현미경을 기반으로 한 자동 세포 배양 분석 시스템이 개발되었습니다.

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레퍼런스

  1. ^ Etienne Cuche; Frédéric Bevilacqua; Christian Depeursinge (1999). "Digital holography for quantitative phase-contrast imaging". Optics Letters. 24 (5): 291–293. Bibcode:1999OptL...24..291C. doi:10.1364/OL.24.000291. PMID 18071483.
  2. ^ Park Y, Depeursinge C, Popescu G (2018). "Quantitative phase imaging in biomedicine". Nature Photonics. 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). "Noninvasive time-dependent cytometry monitoring by digital holography". Journal of Biomedical Optics. 12 (6): 064002. Bibcode:2007JBO....12f4002K. doi:10.1117/1.2804926. PMID 18163818.
  4. ^ Myung K. Kim (2010). "Principles and techniques of digital holographic microscopy". SPIE Reviews. 1: 018005. Bibcode:2010SPIER...1a8005K. doi:10.1117/6.0000006.
  5. ^ Zangle T, Teitell M (2014). "Live-cell mass profiling: an emerging approach in quantitative biophysics". Nature Methods. 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). "Deep Learning in Label-free Cell Classification". Scientific Reports. 6: 21471. Bibcode:2016NatSR...621471C. doi:10.1038/srep21471. PMC 4791545. PMID 26975219.CC BY 4.0 라이선스로 공개

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