中大新掃描技術助生物醫學研究 花粉3D成像只需0.55秒

科技 15:50 2019/10/25

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新方法將成像速度提升3至5倍,有助生物與醫學領域應用。

神經活動一般在10毫秒量級時間內完成,傳統顯微鏡難以直接觀察現象。香港中文大學工程學院開發出高速成像方法,結合壓縮感知演算法與數碼全息顯微鏡,可在1秒內完成3D樣品的雙光子螢光成像,比傳統點掃描方法快3至5倍。新技術有助為生物神經分布進行3D成像,同時觀察幾百個神經元活動。 

為了提升掃描速度,研究團隊開發多焦點鐳射掃描方法,每個光點的位置和強度,改由數字微鏡器件的二進位全息圖控制。數字微鏡多焦點掃描較傳統機械式掃描更靈活快捷,惟掃描速度仍然受制於數字微鏡器件的刷新率。 

研究人員因而再進一步,結合壓縮感知演算法與數碼全息顯微鏡,將圖像測量和壓縮「同步進行」,測量次數減少都可完成圖像採集,再使用算法從測量結果中重建圖像。當用於雙光子顯微鏡時,測量次數將可大減7成至9成。同時實現高速及高品質的3D成像,如花粉3D成像只需0.55秒,比起傳統逐點掃描就需要2.2秒。

機械與自動化工程學系教授陳世祈表示,新方法將成像速度提升3至5倍,並保持同等解析度,將可以讓生物與醫學領域,例如光遺傳學等有新發現。團隊正努力提高重建演算法的速度和圖像質素,並計劃將數字微鏡器件與其他先進的成像技術結合使用,進行更深層組織的成像。

責任編輯:張凱傑

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