Gradient optical diffraction tomography

doi:10.1038/s42005-025-02416-3

Gradient optical diffraction tomography

2025-11-17

0

OA

AI

Balpreet Singh Ahluwalia

M

Maciej Trusiak *

DOI：10.1038/s42005-025-02416-3

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摘要

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光学衍射层析成像（ODT）利用角度扫描的全息复场测量重建透明微样本的3D折射率（RI）分布，实现定量的无标记3D成像。高质量ODT通常需要低相干照明与共路、优选剪切全息系统相结合，以确保稳定的干涉。然而，剪切配置因依赖物体自由区域进行自干涉，仅限于稀疏样本。此外，低相干性要求小剪切量，促使许多方法转向基于梯度的成像，该方法通常依赖易出错的相位积分和z扫描，仅实现准3D可视化。在本工作中，我们提出梯度光学衍射层析成像（GODT）——一种严格的层析方法，可直接从相位梯度测量集中重建3D折射率导数。GODT通过纳米印刷细胞仿品和固定神经细胞的模拟与实验进行验证。结果表明，GODT能够以增强的对比度和对折射率变化的敏感性揭示精细样本结构。光学衍射层析成像（ODT）可实现透明样本的3D成像，但受相干性相关伪影的限制。我们提出的梯度ODT采用部分相干光实现高信噪比成像，并引入折射率梯度作为新的、高灵敏度的3D对比度机制。

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