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纤毛视频显微镜 - HAL-Inserm
摘要：原发性纤毛运动障碍 (PCD) 是一种罕见的遗传性纤毛病，患者的呼吸道纤毛静止或运动障碍。PCD 的临床表现非常不具特异性，因为它包括上呼吸道（耳炎和鼻窦炎）和下呼吸道（新生儿呼吸窘迫、支气管炎、肺炎和支气管扩张）的感染和疾病，始于生命早期。仅凭临床检查无法诊断 PCD，这依赖于几种一致的测试，因为单独使用任何一种都不够敏感或特异。尽管数字高速视频显微镜 (DHSV) 是诊断 PCD 最敏感和特异的测试，但它还不够标准化，因此无法完全放心地将其用作 PCD 的确认诊断测试，或将其纳入诊断算法中。自 2017 年 ERS 提出 PCD 诊断建议以来，为了优化 DHSV 纤毛摆动评估，仍有三个主要问题需要解决：定义准确的灵敏度和特异性的问题，因为没有诊断所有 PCD 病例的金标准方法，处理呼吸道样本的操作程序缺乏标准化，以及测量参数的选择（是否自动操作）。开发新的自动化分析方法很有前景，需要进行全面的临床验证。
使用超低能扫描电子显微镜对半导体结构进行电阻率对比成像
在广泛的一次电子束能量范围内研究了扫描电子显微镜 (SEM) 中的损伤诱导电压变化 (DIVA) 对比度机理，特别强调了超低能量范围。在 10 keV 至 10 eV 的一次电子能量范围内，对用 600 keV He 2 + 离子辐照的 In (0.55) Al (0.45 )P 中的电阻率变化相关的 SEM 成像对比度进行了分析。首次解决了超低能量范围内的样品充电问题及其对 SEM 图像对比度的影响。与基于经典总发射率方法的预期相反，在辐照区域高电阻部分形成的电位导致低于 E 1 能量的一次电子记录信号强度急剧增加，这可以解释为由于样品表面电位充当了一次电子的排斥器而导致的信号饱和。尽管如此，展示电子束能量对电子辐照下绝缘材料表面电位形成影响的实验数据还是首次在超低能范围内给出。
iSCAT、COBRI 和暗视野显微镜在 3D 定位和质量光度测定中的精度基本界限
摘要 干涉成像是一种新兴的粒子跟踪和质量光度测定技术。质量或位置是根据纳米粒子或单个分子相干散射的弱信号估计的，并与同向传播的参考信号相干。在这项工作中，我们进行了统计分析，并从散粒噪声受限图像中推导出感兴趣参数测量精度的下限。这是通过使用干涉成像技术的精确矢量模型，计算定位和质量估计的经典克拉美-罗界限 (CRB) 来实现的。然后，我们基于量子克拉美-罗形式推导出适用于任何成像系统的基本界限。这种方法可以对干涉散射显微镜 (iSCAT)、相干明场显微镜和暗场显微镜等常见技术进行严格和定量的比较。具体来说，我们证明了 iSCAT 中的光收集几何极大地提高了轴向位置灵敏度，并且用于质量估计的 Quantum CRB 产生的最小相对估计误差为 σ m / m = 1 / ( 2 √
中尺度显微镜和图像分析工具，用于理解大脑
在过去的十年中，全脑显微镜的发展现在可以对小动物（如小鼠）完整的大脑进行高分辨率成像。这些复杂的图像包含大量信息，但是许多神经科学实验室没有处理这些数据所需的所有计算知识和工具。我们回顾了将图像注册到地图酶的最新开源工具，以及大脑区域和标记结构（例如神经元）的分割，可视化和分析。由于该领域缺乏用于所有类型的全脑显微镜分析的完全集成的分析管道，因此我们为工具开发人员提供了一条途径，以应对这一挑战。©2021作者。由Elsevier Ltd.这是CC下的开放访问文章（http://creativecommons.org/licenses/4.0/）。
结合人工智能的自动免疫荧光显微镜
间接免疫荧光 (IIF) 是一种重要的实验室诊断筛查方法，因为它具有高灵敏度和特异性以及广泛的抗原谱。然而，荧光模式的显微镜评估对实验室工作人员来说既耗时又具有挑战性。如今，许多实验室使用自动化系统来促进和标准化 IIF 的读数和解释。自动化显微镜系统能够快速数字采集免疫荧光图像，以及可靠的结果评估，包括区分阳性和阴性样本、关键自身抗体的模式分类和滴度指定。新的最先进系统结合了基于深度学习方法的人工智能 (AI)，用于对免疫荧光模式进行分类和计算抗体滴度。实时显微镜的出现，使评估完全在屏幕上进行，为 IIF 诊断提供了新的速度和便利性，以及显微镜和
CEM500K，一种大规模的异质无标记的蜂窝电子显微镜图像数据集，用于深度学习
细胞电子显微镜（EM）数据集的抽象自动分割仍然是一个挑战。依靠利益区域（ROI）注释的监督深度学习（DL）方法产生了无法推广到无关数据集的模型。较新的无监督的DL算法需要相关的预训练图像，但是，当前可用的EM数据集的预培训在计算上是昂贵的，对于看不见的生物学环境的价值很小，因为这些数据集很大且同质。为了解决此问题，我们提出了CEM500K，这是一个敏捷的25 GB数据集，为0.5 10 6独特的2D蜂窝EM图像，该图像从近600个三维（3D）和10,000个二维（2D）图像中策划了> 100个无关的成像项目。我们表明，在CEM500K上预先训练的模型学习在生物学上相关且具有有意义图像增强的功能。至关重要的是，我们对这些预训练的模型进行了转移学习，并在六个公开可用和一项新得出的基准细分任务上评估了转移学习，并报告了每个模型的最新结果。我们发布了CEM500K数据集，预先培训的模型和策划管道，用于建立模型和EM社区的进一步扩展。数据和代码可在https://www.ebi.ac.uk/pdbe/emdb/empiar/entry/10592/和https://git.io/jlltz上获得。
定量双折射显微镜，用于成像CNS髓磷脂的结构完整性，恒河猴中的皮质损伤
轴突周围的神经细胞膜。这种独特的结构促进了通过公认的盐传导现象3及其结构各向异性在此报告的光学成像中的基础。在CNS的脱髓鞘疾病中，对髓磷脂的损害或促进它的少突胶质细胞是疾病过程的主要作用，并且可能由于自身免疫反应，病毒或毒素，代谢性疾病以及低氧或缺血性挑战而发生。4脱髓鞘疾病的经典例子是多发性硬化症（MS），其中CNS炎症会导致对髓磷脂的大规模侮辱，5引起可变的运动，认知和神经精神症状的可变范围。6超出MS，增加证据指向髓磷脂分解是其他主要神经退行性疾病的重要因素，包括与年龄相关的认知能力下降，7 - 9阿尔茨海默氏病（AD），10-14和Stroke。15 - 17
使用光子芯片-Munin
应将对应关系发给BSA（balpreet.singh.ahluwalia@uit.no）结构化照明显微镜（SIM），可在高速下对亚细胞结构进行实时细胞超分辨率成像。目前，Linear Sim使用自由空间光学器件以所需的光图形来照亮样品，但是这种布置容易错过一致性，并为显微镜增加了成本和复杂性。在这里，我们提出了一种基于光子芯片的替代2D SIM方法，其中显微镜中的常规玻璃样品载玻片被平面光子芯片所取代，该平面光子芯片既可以固定并照亮样品。光子芯片将SIM的光照明路径的足迹降低到约4x4 cm 2。芯片上的一系列光学波导以不同的角度创建了站立的干扰模式，从而通过evanevanevanecent磁场照亮了样品。高折射率氮化硅波导允许在成像空间分辨率中增强2.3倍，超过了SIM的通常2x极限。总而言之，CSIM提供了一种简单，稳定且负担得起的方法，用于在大型视野上执行2D超分辨率成像。光学显微镜的空间分辨率通过衍射有效地限制了可实现的分辨率横向约250 nm，而轴向为500 nm的1,2。超级分辨率荧光显微镜的出现（通常称为纳米镜检查）证明了欺骗衍射极限的能力，将显微镜的横向分辨率向下延伸到只有几个纳米3。因此，超分辨率成像的下一个飞跃可以通过增加纳米镜方法的吞吐量来实现。在现有的光学纳米镜检查方法4-8中，结构化照明显微镜（SIM）9,10对于大多数明亮的荧光团作品。，而不是在SIM中照亮样品，而是在SIM中照亮了正弦激发模式，可以照亮样品，并在摄像机上捕获荧光发射。通常使用样品平面上的两个或三个梁的干扰来生成正弦激发光。通过乘法在频率空间中代表卷积，混合了两个函数的空间频率，在样品平面上结合了照明和对象函数。以这种方式，由于频率下转换与所得荧光发射为Moiré边缘模式，因此在物镜的通过频带的通过频带下方可以提供高频，未解决的内容。要从Moiré模式中提取高频含量，需要三到五个相移的结构化照明才能改善沿一个轴的分辨率。对于各向同性分辨率，必须重复该过程的激发模式的3个方向（角度），对于2D（3D）SIM重构，总共有9（15）个图像。由于SIM只需要9（15 for 3d）图像即可在广泛的视野上创建一个超分辨率图像，因此此方法本质上是快速的，这使其成为实时细胞光学纳米镜检查的最流行方法之一。，尽管STED和SMLM方法在单个单元格的水平上提供了出色的图像，但是当需要许多细胞的高速图像以建立统计影响时，这些技术会遭受低吞吐量。在常规模拟中，照明和开发高分辨率方法，例如刺激激发耗竭（STED）显微镜技术4,5和单分子定位显微镜（SMLM）6-8，从而使分辨率降低到几十纳米量，在生命科学中发现了新的发现可能性。在现有的超分辨率显微镜技术中，SIM提供了最快的时间分辨率，并且与标准标签和低光毒性的兼容性SIM方法指向实际高通量纳米镜检查方向。为了充分利用快速SIM成像技术的实用性，可实现的空间分辨率，方法的吞吐量和SIM的系统复杂性需要改进。
使用扫描隧道显微镜Jia-Xin yin 1†，Shuheng H. Pan 2,3,4,5，M Zahid Hasan 1,6,7†
对物质拓扑阶段的搜索正在发展朝着强烈相互作用的系统（包括磁铁和超导体）发展，其中外来效应从几何，相关和拓扑之间的量子级相互作用中出现。在过去的十年左右的时间里，扫描隧道显微镜已成为探测和发现新兴拓扑问题的强大工具，因为其前所未有的空间分辨率，高精度电子检测和磁性可调性。扫描隧道显微镜可用于探测各种拓扑现象，以及其他技术的补充结果。我们讨论了应用于探针拓扑的基本方法的一些证明，特别注意在可调矢量磁场下进行的研究，这是最近焦点的相对较新的方向。然后，我们投射了原子分辨率隧道方法的未来可能性，以提供对拓扑问题的新见解。关键点
通过电子显微镜探索 MXenes 及其 MAX 相前体
本综述赞扬了电子显微镜方法的广度和深度，以及这些方法如何推动了对 MXenes 的大规模研究。MXenes 是二维材料中一个强大的新成员，源自其母体纳米层状材料家族，即 MAX 相。由于其丰富的化学性质，MXenes 表现出了彻底改变一系列应用的特性，包括储能、电磁干扰屏蔽、水过滤、传感器和催化。与电子显微镜相比，很少有其他方法在 MXene 研究和相应应用的开发中更为重要，电子显微镜可以在原子尺度上进行结构和化学识别。下面，将介绍已应用于 MXene 和 MAX 相前体研究的电子显微镜方法以及研究示例，并讨论其优点和挑战。© 2020 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可 ( http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ) 的开放获取文章。