Fluorescence Diffraction Tomography using Explicit Neural Fields

同时成像荧光标记和无标记相位物体可以提供独特且互补的信息。大多数多模式荧光-相位成像采用透射模式，分别或顺序地捕捉荧光图像和相位图像，这限制了它们在体内的实际应用。在这里，我们开发了带有显式神经场的荧光衍射层析成像（FDT），从反射模式下捕获的衍射荧光图像重建相位物体的三维折射率（RI）。FDT成功地重建了3D培养的无标记牛肌管束中的RI，体积为530×530×300μm³，跨越24个z层，分辨率为1024×1024像素，从荧光图像中展示了高分辨率和高准确度的3D RI重建，证明了在体外对大块和异质生物样本的高分辨率3D RI重建的可行性。FDT的成功重建3D RI依赖于四个关键组件：粗到细的结构、自校准、差分多层渲染模型和部分相干掩模。显式表示与粗到细的结构集成，用于高速、高分辨率的重建，而差分多层渲染模型实现荧光照明的自校准，确保准确的前向图像预测和RI重建。部分相干掩模有效地解决了相干光模型和部分相干光数据之间的差异。

本文旨在开发一种新的多模态成像方法，通过反射模式下的荧光衍射层析成像（FDT）来重建相位对象的三维折射率（RI），以解决传统多模态成像在体内实际应用上的局限性。

本文提出了一种基于显式神经场的FDT方法，通过粗到细的结构、自校准、差分多层面渲染模型和部分相干掩模等关键组件，成功地从荧光图像中重建了3D培养的无标记牛肌管的RI，实现了高分辨率和高精度的3D RI重建。

本文的亮点包括：使用反射模式下的荧光衍射层析成像重建相位对象的三维折射率；提出基于显式神经场的FDT方法，实现高速、高分辨率、高精度的3D RI重建；使用部分相干掩模有效解决相干光模型和部分相干光数据之间的差异。实验中使用了3D培养的无标记牛肌管的样本。

相关研究包括：多模态成像领域的其他研究，如传统的多模态透射成像；荧光衍射层析成像领域的其他研究，如基于全息成像的3D显微镜。