定量的位相差顕微鏡

定量位相差顕微鏡
頭字語	QPCM、QPM、QPI
その他の名前	位相顕微鏡、定量位相顕微鏡法、定量位相イメージング
用途	染色されていない生物学的材料の顕微鏡観察と定量化
関連商品	位相差顕微鏡、微分干渉顕微鏡、ホフマン変調コントラスト顕微鏡

定量的位相差顕微鏡法または定量的位相イメージングは、光波がより光学的に密度の高い物体を通過するときに発生する位相シフトを定量化する顕微鏡法のグループの総称です。 ^[1]^[2]

半透明の物体は、人間の生体細胞のように、少量の光を吸収したり散乱したりします。そのため、半透明の物体は通常の光学顕微鏡で観察するのがはるかに簡単です。しかし、このような物体は位相差顕微鏡を使用して観察できる位相シフトを引き起こします。従来の位相差顕微鏡法や微分干渉コントラスト顕微鏡法などの関連方法では、位相シフトの勾配を強度の変化に変換することで位相シフトを視覚化します。これらの強度の変化は他の強度の変化と混ざり合うため、定量的な情報を抽出することが困難です。

定量的位相コントラスト法は、強度（明視野）画像とは独立して、いわゆる位相シフト画像または位相画像を作成する点で、従来の位相コントラスト法と区別されます。位相アンラッピング法は、図 1 に示すように、各ピクセルの絶対位相シフト値を得るために、一般的に位相シフト画像に適用されます。

位相シフトを測定し視覚化する主な方法には、タイコグラフィーや、デジタルホログラフィック顕微鏡、ホログラフィック干渉顕微鏡、デジタルインラインホログラフィック顕微鏡などのさまざまなタイプのホログラフィック顕微鏡法があります。これらの方法に共通するのは、干渉パターン（ホログラム）がデジタル画像センサーによって記録されることです。記録された干渉パターンから、強度と位相シフト画像がコンピューターアルゴリズムによって数値的に作成されます。^[4]

定量的位相差顕微鏡法は、主に染色されていない生細胞の観察に使用されます。生物細胞の位相遅延画像を測定すると、個々の細胞の形態と乾燥質量に関する定量的な情報が得られます。^{[5]従来の位相差画像}^[要出典] とは異なり、生細胞の位相シフト画像は画像解析ソフトウェアで処理するのに適しています。これにより、定量的位相差顕微鏡法に基づく非侵襲的な生細胞イメージングと自動細胞培養分析システムが開発されました。 ^[6]

参照

参考文献

^ Etienne Cuche、Frédéric Bevilacqua、Christian Depeursinge (1999)。「定量的位相コントラストイメージングのためのデジタルホログラフィー」。Optics Letters。24 ( 5): 291–293。Bibcode : 1999OptL ...24..291C。doi : 10.1364 /OL.24.000291。PMID 18071483 。
^ Park Y, Depeursinge C, Popescu G (2018). 「バイオメディカルにおける定量的位相イメージング」Nature Photonics . 12 (10): 578–589. Bibcode :2018NaPho..12..578P. doi :10.1038/s41566-018-0253-x. S2CID 256704142.
^ Manuel Kemmler、Markus Fratz、Dominik Giel、Norbert Saum、Albrecht Brandenburg、Christian Hoffmann (2007)。「デジタルホログラフィーによる非侵襲的時間依存型サイトメトリーモニタリング」。Journal of Biomedical Optics。12 (6): 064002。Bibcode : 2007JBO .... 12f4002K。doi : 10.1117 /1.2804926。PMID 18163818。S2CID 40335328 。
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^ Zangle T 、 Teitell M (2014)。 「生細胞質量プロファイリング：定量的生物物理学における新たなアプローチ」。Nature Methods。11 ( 12 ): 1221–1228。doi :10.1038 / nmeth.3175。PMC 4319180。PMID 25423019 。
^ Chen, Claire Lifan; Mahjoubfar, Ata; Tai, Li-Chia; Blaby, Ian K.; Huang, Allen; Niazi, Kayvan Reza; Jalali, Bahram (2016). 「ラベルフリー細胞分類におけるディープラーニング」。Scientific Reports . 6 : 21471. Bibcode :2016NatSR...621471C. doi :10.1038/srep21471. PMC 4791545 . PMID 26975219. CC BY 4.0ライセンスに基づいて公開

外部リンク

三倍体細胞分裂の位相シフトタイムラプス顕微鏡ビデオ
計算3Dホログラフィック顕微鏡による細胞識別

[Cuche-1] Etienne Cuche、Frédéric Bevilacqua、Christian Depeursinge (1999)。「定量的位相コントラストイメージングのためのデジタルホログラフィー」。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). 「バイオメディカルにおける定量的位相イメージング」Nature Photonics . 12 (10): 578–589. Bibcode :2018NaPho..12..578P. doi :10.1038/s41566-018-0253-x. S2CID 256704142.

[Kemmler-3] Manuel Kemmler、Markus Fratz、Dominik Giel、Norbert Saum、Albrecht Brandenburg、Christian Hoffmann (2007)。「デジタルホログラフィーによる非侵襲的時間依存型サイトメトリーモニタリング」。Journal of Biomedical Optics。12 (6): 064002。Bibcode : 2007JBO .... 12f4002K。doi : 10.1117 /1.2804926。PMID 18163818。S2CID 40335328 。

[Kim-4] Myung K. Kim (2010). 「デジタルホログラフィック顕微鏡の原理と技術」. SPIE レビュー. 1 : 018005. Bibcode :2010SPIER...1a8005K. doi : 10.1117/6.0000006 .

[5] ^ Zangle T 、 Teitell M (2014)。 「生細胞質量プロファイリング：定量的生物物理学における新たなアプローチ」。Nature Methods。11 ( 12 ): 1221–1228。doi :10.1038 / nmeth.3175。PMC 4319180。PMID 25423019 。

[CChen-6] Chen, Claire Lifan; Mahjoubfar, Ata; Tai, Li-Chia; Blaby, Ian K.; Huang, Allen; Niazi, Kayvan Reza; Jalali, Bahram (2016). 「ラベルフリー細胞分類におけるディープラーニング」。Scientific Reports . 6 : 21471. Bibcode :2016NatSR...621471C. doi :10.1038/srep21471. PMC 4791545 . PMID 26975219. CC BY 4.0ライセンスに基づいて公開