High resolution optical microscopy is essential in neuroscience but suffers from scattering in biological tissues. It therefore grants access to superficial layers only. Recently developed techniques use scattered photons for imaging by exploiting angular correlations in transmitted light and could potentially increase imaging depths. But those correlations (`angular memory effect') are of very short range and, in theory, only present behind and not inside scattering media. From measurements on neural tissues and complementary simulations, we find that strong forward scattering in biological tissues can enhance the memory effect range (and thus the possible field-of-view) by more than an order of magnitude compared to isotropic scattering for $\sim$1\,mm thick tissue layers.
Monte Carlo simulation of scattered circularly polarized light in biological tissues for detection technique of abnormal tissues using spin-polarized light emitting diodes
Plum pudding random medium model of biological tissue toward remote microscopy from spectroscopic light scattering
生物组织具有复杂的结构,并表现出丰富的光谱行为。到目前为止,有\emph{no}组织模型能够解释观察到的组织光散射光谱及其各向异性。在这里,我们提出,\emph{for the first time},葡萄干布丁随机介质(PPRM)模型的生物组织,简洁地描述了组织作为一个叠加的独特的散射结构(李子)嵌入在一个分形连续介质的背景折射率波动(布丁)。PPRM忠实地再现了组织光散射的波长依赖性,并将各向异性中的“异常”趋势归因于李子,将减少的散射系数的幂律依赖性归因于分形散射布丁。最重要的是,PPRM开辟了一个新的场所,量化的组织结构和微观结构平均从宏观探测的散装与散射光单独没有组织切除。我们通过可视化非接触式光谱测量推导出的乳腺组织(脂肪、腺体、纤维囊性、纤维腺瘤和导管癌)的精细微观结构变化来证明这一潜力。
Leveraging Optical Anisotropy of the Morpho Butterfly Wing for Quantitative, Stain-Free, and Contact-Free Assessment of Biological Tissue Microstructures
Light and Sound Driven Wavefront Shaping and Imaging through Scattering Tissue
Laboratoire Kastler Brossel, ENS-Universite PSL, CNRS, Sorbonne Université, Collège de France(卡斯勒布罗塞尔实验室,巴黎高等师范学院-PSL大学,法国国家科学研究中心,索邦大学,法兰西学院);European Molecular Biology Laboratory(欧洲分子生物学实验室);Nhu Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of California, Irvine(加州大学尔湾分校电气与计算机工程阮部)
An unambiguous derivation of the effective refractive index of biological suspensions and an extension to dense tissue such as blood
van de Hulst公式提供了光学均匀介质中任意形状、尺寸和折射率的颗粒悬浮液的有效折射率或有效传播常数的表达式。然而,其有效性的生物物质,其中往往是非常密集的细胞悬浮液,是不清楚的,因为现有的公式推导或类似的结果依赖于远场散射和/或悬浮液的问题是稀释。我们提出了一个推导的van de Hulst公式有效的悬浮液的大,纤细的散射体-类型的生物悬浮液通常由-这并不依赖于这些条件,表明它们不是严格必要的公式是有效的。我们将这些结果专门应用于血液和上皮组织。此外,我们确定的真正条件的公式是有效的这些类型的组织。最后,我们提供了一种简单的方法来估计--更重要的是,纠正--当不满足此条件时van de Hulst公式所产生的误差。
High SNR 3D Imaging from Millimeter-scale Thick Tissues to Cellular Dynamics via Structured Illumination Microscopy
Xi’an Jiaotong University(西安交通大学);Chinese Institute for Brain Research(北京脑科学与类脑研究所);Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海有机化学研究所);Huaxia Imaging Technology Co., Ltd.(华厦成像科技有限公司);State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment, Xi'an Jiaotong University(西安交通大学电气绝缘与电力设备国家重点实验室)
High-Speed Coherent Raman Fingerprint Imaging of Biological Tissues
我们开发了一种使用宽带相干反斯托克斯拉曼散射(BCARS)的相干拉曼成像平台,该平台提供了前所未有的速度,灵敏度和光谱宽度的组合。该系统利用独特的激光源配置,探测3,000 cm $^{-1}$上的拉曼光谱,并通过外差放大具有大非共振背景(NRB)的反斯托克斯光子,同时保持$<$ 13 cm $^{-1}$的高光谱分辨率,在通常较弱的拉曼“指纹”区域产生特别强的响应。对于组织学和病理学,该系统显示出以非破坏性、无标记的方式突出显示主要组织成分的前景。我们展示了高速化学成像的二维和三维视图的健康小鼠肝脏和胰腺组织之间的异种移植脑肿瘤和周围的健康脑物质的接口。