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Enregistrement W3028166832 · doi:10.1111/jmi.12924

A practical criterion for focusing of unstained cell samples using a digital holographic microscope

2020· article· en· W3028166832 sur OpenAlexaff
Ritika Malik, Purnima Sharma, Sruthy Poulose, Sarita Ahlawat, Kedar Khare

Notice bibliographique

RevueJournal of Microscopy · 2020
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueDigital Holography and Microscopy
Établissements canadiensTrinity College
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésHolographyDigital holographic microscopyMicroscopyOpticsComputer sciencePhase contrast microscopyFocus (optics)Digital holographyPhase (matter)MicroscopePlane (geometry)Cardinal pointFluorescence microscopeDigital recordingPhysicsBiomedical engineeringFluorescenceMathematicsTelecommunicationsMedicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Digital holographic microscopy (DHM) is an important technique that may be used for quantitative phase imaging of unstained biological cell samples. Since the DHM technology is not commonly used in clinics or bioscience research labs, at present there is no well-accepted focusing criterion for unstained samples that users can follow while recording image plane digital holograms of cells. The usual sharpness metrics that are useful for auto-focusing of stained cells do not work well for unstained cells as there is no amplitude contrast. In this work, we report a practical method for estimating the best focus plane for unstained cells in the digital hologram domain. The method is based on an interesting observation that for the best focus plane the fringe pattern associated with individual unstained cells predominantly shows phase modulation effect in the form of bending of fringes and minimal amplitude modulation. This criterion when applied to unstained red blood cells shows that the central dip in the doughnut-like phase profile of cells is maximal in this plane. The proposed methodology is helpful for standardizing the usage of DHM technology across different users and application development efforts. LAY DESCRIPTION: Digital holographic microscopy (DHM) is slowly but steadily becoming an important microscopy modality and gaining acceptability for basic bio-science research as well as clinical usage. One of the important features of DHM is that it allows users to perform quantitative imaging of unstained transparent cells. Instead of using dyes or fluorescent labelling, DHM systems use quantitative phase as a contrast mechanism which depends on the natural refractive index variation within the cell samples. Since minimal wet lab processing is required in order to image cell samples with a DHM, cells can be imaged in their natural state. While DHM is gaining popularity among users, the imaging protocols across the labs or users need to be standardized in order to make sure that the same quantitative phase parameters are used for tasks such as quantitative phased based cell classification. One of the important operational tasks for any microscopy work is to focus the sample under study. While focusing comes naturally to users of brightfield microscopes based on image contrast, the focusing is not straightforward when samples are unstained so that they do not offer any amplitude contrast. When performing quantitative phase imaging, defocus can actually change the phase profile of the cell due to near-zone (Fresnel) diffraction effects. So unless a standardized focusing methodology is used, it will be difficult for multiple DHM users (potentially at different sites) to agree on quantitative results out of their phase images. DHM literature has prior works which perform numerical focusing of recovered complex wave-field in the hologram plane to find the best focus plane. However such methods are not user friendly and do not allow user the same focusing experience as in a brightfield microscope. The numerical focusing is therefore a reasonably good method for an optics researcher but not necessarily so for a microscopy technician looking at cell samples with a DHM system in a clinical setting. The present work provides a simple focusing criterion for unstained samples that works directly in the hologram domain. The technique is based on an interesting observation that the when an unstained cell sample is in the best-focus plane, its corresponding hologram (or fringe pattern) predominantly shows phase modulation manifested by bending of fringes at the location of the cell. This criterion can be converted into a simple numerical method as we have used to find the best-focus plane using a stack of through focus holograms. We believe that the technique can be used manually by visually observing the holograms or can be converted to an auto-focus algorithm for a motorized DHM system.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,002

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,048
Tête enseignante GPT0,335
Écart entre enseignants0,287 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations9
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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