Imagem de um olho composto em diferentes profundidades de (a) 14 μm e (b) 28 μm adquiridas com o método FC-WFM, SO com método FC-SIM, e o sistema operacional em DOF com a proposta de FC-WFM-Deep, respectivamente. Crédito:XIOM
A microscopia de campo amplo convencional (WFM) não pode fornecer imagens de corte óptico (OS) que são necessárias para a reconstrução volumétrica 3-D. A razão reside no fato de que os sinais fora de foco estão sempre acoplados dentro do plano em foco. Ao introduzir microscopia de iluminação estruturada (SIM), pesquisadores conseguiram remover os componentes fora de foco do plano em foco em cores (FC).
Contudo, a abordagem atual do FC-SIM precisa de três imagens brutas com deslocamento de fase para cada plano focado e centenas de planos com varredura axial. Essa abordagem gera um número significativo de imagens brutas e, portanto, sobrecarrega o armazenamento de dados e o custo do tempo de processamento. Como liberar tal fardo ainda é uma questão.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Yao Baoli no Laboratório Estadual de Óptica Transiente e Fotônica, Instituto Xi'an de Óptica e Mecânica de Precisão (XIOPM) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), relatou um esquema de aprendizado profundo FC-WFM-Deep para obter imagens de corte óptico em cores para microscopia de campo amplo diretamente.
Em contraste com a abordagem FC-SIM, o tamanho dos dados de reconstrução é 21 vezes menor, e a profundidade em foco é duplicada. Este trabalho foi publicado na revista Biomedical Optics Express .
O FC-WFM-Deep explora totalmente os recursos exclusivos de alta resolução e cores do SIM. Eficientemente, a rede de aprendizagem profunda só precisa de treinamento para um único quadro de campo amplo. Após o treinamento, imagens de alta qualidade com corte óptico, profundidade em foco considerável, e full-color pode ser adquirido diretamente do quadro de campo amplo.
O FC-WFM-Deep tem uma qualidade de imagem comparável ao FC-SIM em termos de resolução espacial e dimensões. Além disso, os dados necessários para FC-WFM-Deep em reconstrução 3D colorida podem ser 21 vezes menores do que para FC-SIM.
O FC-WFM-Deep reduz significativamente os requisitos de aquisição de dados 3-D sem perder detalhes e melhora a velocidade da imagem 3-D extraindo o corte óptico na profundidade de campo (DOF). Este método econômico e conveniente oferece uma ferramenta promissora para observar amostras biológicas coloridas em 3-D com alta precisão.