Einzelbild-quantitative Phasenkontrastmikroskopie basierend auf Unterstützung-Domänen-Einschränkung

Differential phase contrast (DPC) Mikroskopie ist eine leistungsfähige nicht-interferometrische quantitative Phasenbildgebung (QPI) Technik, die weit verbreitet für die labelfreie Visualisierung transparenter Proben unter teilweise kohärenter Beleuchtung verwendet wird. Ihre Abhängigkeit von Mehrfachaufnahmen zur Gewährleistung einer isotropen Phasenrekonstruktion begrenzt jedoch die Bildgebungsrate und erschwert die Beobachtung schneller biologischer Dynamiken. Hier präsentieren wir support-domain-constraint DPC (SDC-DPC), eine Einzelbild-QPI-Methode mit isotroper Auflösung, die quantitative Phasenbilder allein aus einem Rohintensitätsbild rekonstruiert. Durch den Einsatz einer optimierten einheitlichen Halbringbeleuchtung zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Phasenübertragungsfunktion und die Integration einer räumlichen Unterstützungseinschränkung in einen iterativen Rekonstruktionsrahmen kompensiert SDC-DPC fehlende Frequenzkomponenten und unterdrückt die richtungsbedingten Artefakte, die bei einrichtungsbasiertem DPC auftreten. Simulationen und Experimente zeigen, dass SDC-DPC eine Phasenrekonstruktionsgenauigkeit und Auflösung erreicht, die mit der konventionellen vierbildigen DPC für statische und dynamische Proben vergleichbar ist, während Bewegungsartefakte in der Live-Zell-Bildgebung vollständig eliminiert werden. Diese Arbeit etabliert ein einfaches, aber leistungsstarkes Paradigma, das DPC in eine Einzelbild-quantitative Phasenmikroskopie-Methode verwandelt und neue Möglichkeiten für labelfreie Bildgebung dynamischer biologischer Prozesse eröffnet.