滚动傅立叶环相关方法在超分辨率尺度上映射局部质量
发布时间：2024-01-24 02:00:11 阅读数： 129
利用rFRC图检测超分辨显微镜的空间分辨率异质性。致谢: Weisong Zhao, Xiaoshuai Huang, Jianyu Yang, Liying Qu, Guohua Qiu, Yue Zhao, Xinwei Wang, Deer Su, Xumin Ding, Heng Mao, Yaming Jiu, Ying Hu, Jiubin Tan, Shiqun Zhao, Leiting Pan, Liangyi Chen and Haoyu Li
超分辨率(SR)荧光显微镜，通过使用荧光探针和特定的激发和发射程序，突破了分辨率的衍射极限(200~300 nm)，这曾经是一个障碍。
大多数SR技术严重依赖于图像计算和处理来检索SR信息。然而，诸如荧光团的光物理特性、样品的化学环境和光学设置情况等因素可能会导致原始图像中的噪声和失真，从而可能影响最终SR图像的质量。这使得SR显微镜的开发者和用户有一个可靠的方法来量化重建质量至关重要。
由于SR成像分辨率的提高，全面的评估是必要的，但是当局部分辨率在视场范围内变化时，现有的工具往往会出现不足。
在《光:科学与应用》杂志上发表的一项研究中，一组科学家介绍了一种称为滚动傅立叶环相关(rFRC)的新方法。该方法便于在超分辨率(SR)域中直接表示分辨率异质性，从而实现无与伦比的SR尺度的映射，并且轻松地将分辨率图与SR内容关联起来。
此外，该团队对分辨率缩放误差图(RSM)进行了改进，从而获得更准确的系统误差估计。这与rFRC一起使用，创建了一种称为PANEL(像素级错误位置分析)的组合技术，该技术侧重于从SR图像中精确定位低可靠性区域。
(a) STORM融合示意图。'ME':多发射器MLE结果;'SE':单发射器高斯拟合结果。(b) STORM结果(COS-7细胞，α-微管蛋白用Alexa Fluor 647标记，左)及其rFRC图(右)从上到下显示，这是(d)中白框的放大视图。从上到下:“ME”结果;SE的结果;“ME”和“SE”重建的融合结果。相应的rFRC值标记在rFRC图的左上角。(c) (b)中虚线圈的放大图。从左到右:ME结果、SE结果、融合权重(ME结果和SE结果的反向rFRC图分别合并为绿色和品红通道)和融合的STORM结果。(d)融合后的STORM结果的全图(COS-7细胞，α-微管蛋白用Alexa Fluor 647标记)。(e) (d)的rFRC图。插图显示了与SE(80.55±1.52 nm, 22.0%区域，空心)和ME(4.28±0.14 nm, 19.2%区域，白色固体)结果相比，融合获得的分辨率提高。(f) (d)中黄色框所包围的放大区域。rFRC地图、融合的STORM和RSM的结果从上到下显示。比例尺:(b, c) 500 nm;(d) 5 μm;(f) 1 μm。致谢: Weisong Zhao, Xiaoshuai Huang, Jianyu Yang, Liying Qu, Guohua Qiu, Yue Zhao, Xinwei Wang, Deer Su, Xumin Ding, Heng Mao, Yaming Jiu, Ying Hu, Jiubin Tan, Shiqun Zhao, Leiting Pan, Liangyi Chen and Haoyu Li
科学家们成功地将PANEL应用于多种成像方法，包括单分子定位显微镜(SMLM)、超分辨率径向波动(SRRF)、结构照明显微镜(SIM)和反卷积方法，验证了其定量图谱的有效性和稳定性。
PANEL可以用来改善SR图像。例如，它被有效地用于融合各种算法重构的SMLM图像，提供高质量的SR图像。
为了期望他们的方法成为本地质量评估的主要工具，该团队已经将PANEL作为一个开源框架提供给用户。相关的MATLAB和Python库是可用的，以及GitHub上现成的斐济/ImageJ插件。关于这项有前途的技术的更多细节可以在核心团队成员赵伟松写的幕后文章中找到，点击这里。
