Structured chromatic light sheet microscopy

结构色光片显微镜

基本信息

  • 批准号:
    10171843
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 18.2万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-06-01 至 2023-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract The long-term goal of this project is to develop a compact, label-free, low-cost optical device for imaging epithelial tissues in cancer detection and diagnosis. 80-90% cancers arise as carcinomas in epithelial tissues. Various high resolution optical imaging techniques and devices have been developed for early detection and diagnosis of epithelial diseases, but most of them are complicated and expensive, not suitable for point-of-care applications and low resource setting environment. We propose to develop a structured chromatic light sheet microscope. The key innovation is the use of a white µLED array to generate structured chromatic light sheet, eliminating the need of external bulky light source and scanner or spatial light modulator to obtain 3D tissue image. Another key innovation is the method of chromatic slit confocal detection using a linear variable filter to block the out-of-the-light-sheet light to improve image contrast and resolution. The image resolution and contrast will be further improved by taking and processing three images modulated with phase-shifted structured light. It is also expected that the image resolution and contrast in deeper layers can be improved by focusing and imaging a long wavelength light sheet deeper into the tissue. In addition, volumetric image can be obtained by projecting structured light sheets sequentially through the focal plane with 2D µLED array. In this project, we will first develop a structured chromatic light sheet microscope (Aim 1), and then evaluate the performance of the prototyped structured chromatic light sheet microscope in imaging epithelial tissue (Aim 2). With the knowledge gained in Aims 1 and 2, we will also develop and evaluate a handheld structured chromatic light sheet microscope for epithelial tissue imaging (Aim 3). The concepts of chromatic light sheet and chromatic slit confocal detection will have profound impact on light scattering imaging and potential applications in detection and diagnosis of epithelial cancers. This project will result in an effective clinical tool for early detection of skin and oral cancers, which will significantly reduce disease progression and mortality and improve quality of life. Further, this affordable tool will be very practical for low-resource settings to reduce the burden of skin and oral cancers in low- and middle- income countries (LMICs). In addition, the proposed microscope could enable improved localization of biopsy sites and delineation of surgical margins, which will reduce the need for repeat and random biopsies.
抽象的 该项目的长期目标是开发一种紧凑的,无标签的低成本光学设备,用于成像上皮 癌症检测和诊断的组织。 80-90%的癌症是上皮组织中的癌。各种各样的 高分辨率的光学成像技术和设备已开发用于早期检测和诊断 上皮疾病,但大多数疾病很复杂且昂贵,不适合护理点应用 和低资源设置环境。 我们建议开发一个结构化的色板显微镜。关键创新是使用白色 µ阵列以生成结构化的色板,消除了外部笨重光源的需求和 扫描仪或空间光调节器以获得3D组织图像。另一个关键创新是色彩的方法 使用线性可变滤波器缝制共聚焦检测,以阻止光线外灯以改善图像 对比和解决方案。通过进行和处理将进一步改善图像分辨率和对比度 三个图像用相移结构光调制。还期望图像分辨率和 通过聚焦和成像长波长轻板,可以改善较深层的对比度。 组织。此外,可以通过依次投射结构化的光片来获得体积图像 通过具有2D µLED阵列的焦平面。 在这个项目中,我们将首先开发一个结构化的色板显微镜(AIM 1),然后评估 成像上皮组织中原型结构化色板显微镜的性能(AIM 2)。 在目标1和2中获得的知识,我们还将开发和评估手持式结构化色彩 用于上皮组织成像的轻片显微镜(AIM 3)。 色板和色缝共聚焦检测的概念将对光产生深远的影响 散射成像和潜在应用在上皮癌的检测和诊断中。这个项目将 导致有效的临床工具,用于早期发现皮肤和口服癌症,这将大大减少 疾病的进展和死亡率并改善生活质量。此外,这个负担得起的工具将非常实用 为了减少低收入环境以减少低收入和中等收入国家的皮肤和口服癌的燃烧 (LMIC)。此外,提出的显微镜可以改善活检部位和描述的定位 手术边缘,这将减少重复和随机活检的需求。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
MicroLED chromatic confocal microscope.
  • DOI:
    10.1364/ol.427477
  • 发表时间:
    2021-06-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Li, Shaobai;Song, Bofan;Peterson, Tyler;Hsu, Jian;Liang, Rongguang
  • 通讯作者:
    Liang, Rongguang
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