多重散射样品强度图像的高分辨率三维折射率显微技术

光学衍射层析(ODT)重建样品的体积折射率(RI)可用来实现生物样品的高对比度、定量三维可视化。然而，ODT的标准实现一般使用干涉系统，因此对相位不稳定性、复杂的机械设计和相干噪声很敏感。此外，它们的重构框架通常局限于弱散射样本，而排除了多重散射样本。近日，来自美国加利福尼亚大学的研究人员们实现了一种新的三维RI显微技术，该技术利用计算的多片光束传播方法反演光学散射过程，重建多散射样品的高分辨率(NA>1.0)三维RI分布。该方法从不同的光照角度获取光强测量值，然后求解一个非线性优化问题来恢复样品的三维RI分布。研究人员们实验展示了用不同数量的多重散射重建样品：一个3T3成纤维细胞，一簇秀丽隐杆线虫胚胎和一个完整的秀丽隐杆线虫蠕虫，横向和轴向分辨率分别实现小于240nm以及900 nm。这项研究的成果为今后利用光学波长探测高散射生物有机体的三维RI分布奠定了基础。

图(a)利用光照角轨迹设计光学系统，将运动倾斜镜输出的原始位置值与算法自标定后的原始位置值进行比较；(b)、(d)和(f)原始强度；(c)、(e)和(g)在用不同角度照亮样本后相关傅里叶变换的振幅。