FTIR Microscopic Imaging of Large Samples with 4x and 15x Infrared Objectives: A Case Study of a Carcinoma Tissue Section
Aplikace | 2014 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Fourierova transform-infračervená (FTIR) mikroskopická zobrazovací technika umožňuje nerušenou chemickou charakterizaci biologických vzorků s prostorovým rozlišením. Zvýšení velikosti pole zobrazení (FOV) pomocí nižších zvětšení představuje zásadní krok k urychlení měření rozsáhlých tkáňových řezů, a to při zachování dostačující kvality spekter pro diagnostické i výzkumné účely.
Cílem případové studie bylo porovnat výkon FTIR zobrazování karcinomového řezu hrtanu o rozměrech cca 8×6 mm pomocí dvou IR objektivů (4× a standardní 15×). Studie sledovala:
Studie prokázala, že volba mezi 4× a 15× IR objektivy představuje kompromis mezi rozsahem pole zobrazení a prostorovým rozlišením. 4× objektiv je efektivní pro rychlou detekci hlavních tkáňových komponent, zatímco 15× je nezbytný pro detailní analýzu jemných struktur a nízkofrekvenčních spektrálních pásem.
FTIR Spektroskopie, Mikroskopie
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Fourierova transform-infračervená (FTIR) mikroskopická zobrazovací technika umožňuje nerušenou chemickou charakterizaci biologických vzorků s prostorovým rozlišením. Zvýšení velikosti pole zobrazení (FOV) pomocí nižších zvětšení představuje zásadní krok k urychlení měření rozsáhlých tkáňových řezů, a to při zachování dostačující kvality spekter pro diagnostické i výzkumné účely.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem případové studie bylo porovnat výkon FTIR zobrazování karcinomového řezu hrtanu o rozměrech cca 8×6 mm pomocí dvou IR objektivů (4× a standardní 15×). Studie sledovala:
- Rozdíly ve velikosti snímaného pole (FOV) a související dobu sběru dat.
- Kvalitu spekter v klíčových spektrálních pásmech.
- Schopnost rozlišit pět tkáňových tříd metodou lineární diskriminační analýzy (LDA).
Použitá metodika a instrumentace
- FTIR zobrazovací mikroskop Agilent Cary 620 spojený s FTIR spektrometrem Agilent Cary 670.
- Fokalní rovinná pole (FPA) detektor 64×64 pixely; pro rozšíření FOV možnost rozšíření na 128×128 pixely.
- IR objektivy: vlastnoručně vyvinutý 4× (FOV až 2,4×2,4 mm na 128×128) a standardní 15× (FOV 350×350 µm na 64×64).
- Měřicí parametry: spektrální rozlišení 4 cm⁻¹, 16 akumulací vzorku, 32 akumulací pozadí, UDR 4 (spektrální rozsah do 3975 cm⁻¹), nízkoprůchodový optický filtr.
- Předzpracování: odebrání spekter nízké kvality, baseline korekce, normalizace.
- Datová analýza: export do prostředí R s balíčkem hyperSpec, klasifikace pomocí LDA (toolbox cbmodel).
Hlavní výsledky a diskuse
- FOV při 4× se zvyšuje 3,4×3,4×3,4≈11 × oproti 15×, což zkracuje dobu sběru z 10,5 h na 1 h a snižuje diskový prostor z 42,4 GB na 4,3 GB pro identickou plochu.
- SNR a uniformita osvětlení byly u obou konfigurací srovnatelné.
- Spektra z obou objektivů vykazují shodné charakteristické pásy (1200–1800 cm⁻¹), 15× lépe přenáší pásma pod 1100 cm⁻¹ díky reflexní Cassegrain geometrii.
- LDA umožnila rozlišit pět tříd: normální epitel, spojivové tkáně, zánět, dysplazii a karcinom s krevními elementy. Při 4× byly dobře zachyceny hlavní třídy, 15× poskytlo prostorové detaily (např. cévní lumina).
Přínosy a praktické využití metody
- 4× objektiv vhodný pro rychlé průřezové mapování velkých tkáňových vzorků – ideální pro předběžný screening.
- 15× objektiv nezbytný tam, kde je rozhodující analýza nízkofrekvenčních pásů (<1100 cm⁻¹) a detaily do velikosti kolem 5 µm.
- Možnost skladby mozaiky prakticky neomezuje plochu vzorku.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Nasazení větších FPA detektorů (128×128, 256×256) pro další urychlení sběru dat.
- Implementace pokročilých „on-the-fly“ algoritmů pro automatické skládání mozaiky a předzpracování.
- Využití umělé inteligence a hlubokých neuronových sítí pro rychlejší a přesnější klasifikaci tkáňových struktur.
- Rozšíření spektrálního rozsahu do středního a dalekého IR s cílem zachytit klíčové biochemické informace (minerály, lipidy, sacharidy).
Závěr
Studie prokázala, že volba mezi 4× a 15× IR objektivy představuje kompromis mezi rozsahem pole zobrazení a prostorovým rozlišením. 4× objektiv je efektivní pro rychlou detekci hlavních tkáňových komponent, zatímco 15× je nezbytný pro detailní analýzu jemných struktur a nízkofrekvenčních spektrálních pásem.
Reference
- Beleites C., Popp J., Krafft C., Kansiz M. FTIR Microscopic Imaging of Large Samples with 4× and 15× Infrared Objectives: A Case Study of a Carcinoma Tissue Section. Agilent Technologies Application Note, 2014.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
High Spatial resolution FTIR imaging of biomedical tissue samples using a novel method of magnification enhancement
2014|Agilent Technologies|Aplikace
High Spatial resolution FTIR imaging of biomedical tissue samples using a novel method of magnification enhancement Application note Biomedical Research Authors Mustafa Kansiz1, Carol Hirschmugl2, Benedict Albensi3, Catherine Liao4, Kathleen Gough4 1 Agilent Technologies Australia Pty Ltd, Mulgrave, Australia 2…
Klíčová slova
magnification, magnificationsynchrotron, synchrotronabsorbance, absorbancespatial, spatialireni, irenipixel, pixelglobar, globarftir, ftiragilent, agilentimaging, imagingsource, sourcehigh, highmicroscope, microscopebiomedical, biomedicalstandard
Imaging of Live Cells in Water Using an Agilent 620 FTIR Microscope and an Agilent Cary 670 FTIR System Equipped with Standard Thermal Source
2016|Agilent Technologies|Aplikace
Imaging of Live Cells in Water Using an Agilent 620 FTIR Microscope and an Agilent Cary 670 FTIR System Equipped with Standard Thermal Source Application Note Life Science Research Authors Introduction Mustafa Kansiz and Alan Rein FTIR chemical imaging is…
Klíčová slova
image, imagechemical, chemicallive, liveimaging, imaginglipid, lipidcells, cellscarbohydrate, carbohydratecellular, cellularbands, bandsvaccari, vaccarikansiz, kansizmustafa, mustafaspectral, spectralftir, ftirscientists
HYPERION II FT-IR | FPA | IR Laser Imaging Microscope
2021|Bruker|Brožury a specifikace
HYPERION II FT-IR | FPA | IR Laser Imaging Microscope Innovation with Integrity F T-IR Bruker’s IR microscope HYPERION has always been synonymous with sensitivity and versatility. For more than 20 years, it pioneered FT-IR imaging and left its mark…
Klíčová slova
imaging, imaginghyperion, hyperionqcl, qcllaser, laserfpa, fpabruker, brukermir, mirinfrared, infraredspectral, spectrallenses, lensesatr, atrvisual, visualobjective, objectiveimage, imagecontrast
Agilent Cary 610/620 FTIR microscopes and imaging systems
2014|Agilent Technologies|Brožury a specifikace
Agilent Cary 610/620 FTIR microscopes and imaging systems RESOLUTION FOR EVERY APPLICATION AGILENT CARY 610/620 FTIR MICROSCOPES ADVANCING FTIR MICROSCOPY AND IMAGING Agilent’s 610/620 FTIR microscopes For your application The Agilent Cary FTIR microscopes and chemical imaging systems represent the…
Klíčová slova
ftir, ftirimaging, imagingmicroscope, microscopecary, caryabsorbance, absorbanceimage, imagemagnification, magnificationsynchrotron, synchrotronresolution, resolutionagilent, agilentdisease, diseasechemical, chemicalvisible, visiblefpa, fpaspatial