Desnoising de Imagens Espectroscópicas de Raman Estimuladas por Minimização da Variação Total

A imagem de dispersão Raman coerente em alta velocidade está abrindo uma nova avenida para revelar a maquinaria celular ao visualizar a dinâmica espaço-temporal de moléculas-alvo ou organelas intracelulares. Ao extrair sinais do laser em frequência de modulação em megahertz, a microscopia de dispersão Raman estimulada (SRS) alcançou sensibilidade de detecção limitada pelo ruído de disparo. O oscilador local baseado em laser na microscopia SRS não apenas gera altos níveis de sinal, mas também fornece um grande ruído de disparo que degrada a qualidade da imagem e a fidelidade espectral. Aqui, demonstramos um algoritmo de desnoising que remove o ruído nos domínios espacial e espectral através da minimização da variação total. A razão sinal-ruído das imagens espectroscópicas SRS foi melhorada em até 57 vezes para soluções diluídas de dimetil sulfóxido e em 15 vezes para tecidos biológicos. Os picos fracos de Raman das moléculas-alvo, originalmente enterrados no ruído, foram desvendados. A combinação do algoritmo de desnoising com a resolução de curvas multivariadas permitiu a discriminação de reservas de gordura de organelas ricas em proteínas em Caenorhabditis elegans. Juntas, nossa metodologia melhorou significativamente a sensibilidade de detecção sem média de quadros, o que pode ser útil para a imagem espectroscópica in vivo.