The development of hybrid widefield imaging for out-of-focus background rejection

用于离焦背景抑制的混合宽场成像的发展

基本信息

  • 批准号:
    8286935
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35.07万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-09-30 至 2014-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT The goal of this project is to bring a new optical imaging technology to the biomedical community, and establish it as a simple, versatile and robust alternative to confocal microscopy. Our technique is called HiLo imaging, and was invented by our lab in the summer of 2008. HiLo imaging allows confocal-like out-of-focus fluorescence background rejection without the use of a confocal scanning mechanism. In brief, it requires the acquisition of two images, one with structured illumination and another with standard uniform illumination. HiLo imaging works with both fluorescent and non-fluorescent samples. Since it is based on conventional widefield imaging, it can readily be adapted to standard microscopes. Moreover, since it requires only two images, it can be operated at very high acquisition rates that easily surpass video rate (to be demonstrated). This project is focused mostly on instrumentation development. Having already established the basic principles of HiLo microscopy, we plan to experimentally quantify key performance parameters, including axial resolution, signal to noise ratio and depth penetration. To demonstrate the versatility of HiLo imaging and its broad range of applicability, we plan to confirm the effectiveness of HiLo imaging in situations where confocal microscopy is impractical or impossible. Specifically, we plan to build both a HiLo endomicroscope and a HiLo macroscope. The former will be used to perform intravital confocal-like imaging in rat colons, in collaboration with the Dr. Satish Singh group at the Boston University School of Medicine Gastroenterology Department, with the goal of demonstrating the effectiveness of HiLo endomicroscopy for optical biopsy and cancer diagnosis. Our second device, a HiLo macroscope, will exploit the versatility of HiLo imaging by providing what confocal microscopy cannot, namely video-rate, out-of-focus background rejection over a very wide field of view (about 1cm) and with a long working distance (several cms). The applications of this macroscope will be in molecular imaging of small animals, and we propose to demonstrate its effectiveness at characterizing abnormal vasculature in mouse tumor models, in collaboration with the Dr. Rakesh Jain group at the Massachusetts General Hospital Department of Radiation Oncology. HiLo imaging is a new technology. Our goal is to firmly establish the advantages of this technology so that it will become routine instrumentation in biomedical imaging.
抽象的 该项目的目标是将新的光学成像技术引入生物医学界,并且 使其成为共焦显微镜的简单、多功能且强大的替代品。我们的技术称为 HiLo 成像,是我们实验室于 2008 年夏天发明的。HiLo 成像允许类似共焦的失焦 不使用共焦扫描机制的荧光背景抑制。简而言之,它需要 采集两幅图像,一幅采用结构照明,另一幅采用标准均匀照明 照明。 HiLo 成像适用于荧光和非荧光样品。由于它是基于 与传统的宽场成像相比,它可以轻松适应标准显微镜。而且,由于它 仅需要两个图像,它可以以非常高的采集速率运行,很容易超过视频速率(以 予以证明)。 该项目主要关注仪器开发。已经奠定了基础 根据 HiLo 显微镜的原理,我们计划通过实验量化关键性能参数,包括 轴向分辨率、信噪比和深度穿透。展示 HiLo 成像的多功能性 及其广泛的适用性,我们计划确认 HiLo 成像在以下情况下的有效性: 共焦显微镜是不切实际或不可能的。具体来说,我们计划建造一台 HiLo 内窥镜 和一个 HiLo 宏观显微镜。前者将用于在大鼠结肠中进行活体共聚焦成像, 与波士顿大学胃肠病学医学院 Satish Singh 博士小组合作 科室,目的是证明 HiLo 内窥镜检查在光学活检和检查中的有效性 癌症诊断。我们的第二台设备是 HiLo 宏观显微镜,将通过以下方式利用 HiLo 成像的多功能性: 提供共焦显微镜无法提供的功能,即视频速率、离焦背景抑制 视野非常宽(约 1 厘米),工作距离很长(几厘米)。这个的应用 宏观显微镜将用于小动物的分子成像,我们建议证明其有效性 与 Rakesh Jain 博士合作,描述小鼠肿瘤模型中异常脉管系统的特征 马萨诸塞州总医院放射肿瘤科小组。 HiLo 成像是一项新技术。我们的目标是牢固地确立这项技术的优势,以便 它将成为生物医学成像的常规仪器。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Phase-gradient contrast in thick tissue with a scanning microscope.
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  • DOI:
    10.1364/boe.5.000407
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Mertz,J;Gasecka,A;Daradich,A;Davison,I;Coté,D
  • 通讯作者:
    Coté,D
Video-rate imaging of microcirculation with single-exposure oblique back-illumination microscopy.
使用单曝光倾斜背照式显微镜对微循环进行视频速率成像。
  • DOI:
    10.1117/1.jbo.18.6.066007
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Ford,TimN;Mertz,Jerome
  • 通讯作者:
    Mertz,Jerome
Phase-gradient microscopy in thick tissue with oblique back-illumination.
  • DOI:
    10.1038/nmeth.2219
  • 发表时间:
    2012-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    48
  • 作者:
    Ford TN;Chu KK;Mertz J
  • 通讯作者:
    Mertz J
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  • 资助金额:
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  • 资助金额:
    $ 35.07万
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