基于Kramers-Kronig关系辅助傅里叶叠层衍射断层成像的高效无标记三维显微技术

来自国内的研究人员开发了一种名为KK-FPDT的高效三维折射率(RI)断层成像方法，通过结合空间域Kramers-Kronig(KK)关系与傅里叶叠层衍射断层成像(FPDT)，实现了匹配/非匹配照明条件下强度图像的高质量RI重建。该方法利用KK关系确定性生成初始三维散射势谱，显著加速迭代重建过程，突破传统KK-ODT的匹配照明限制，将横向分辨率提升至340纳米，为细胞和组织形态的无标记定量分析提供了新工具。

　　

这项研究突破性地将空间域Kramers-Kronig(KK)关系与傅里叶叠层衍射断层成像(Fourier Ptychographic Diffraction Tomography, FPDT)相结合，开发出KK-FPDT新技术。该技术像"光学CT扫描仪"般，仅需普通强度图像就能重构样品的三维折射率(Refractive Index, RI)分布，摆脱了传统光学衍射断层成像(ODT)对复杂干涉测量的依赖。

研究团队巧妙利用KK关系的数学魔法，从强度图像中直接提取相位信息，构建出三维散射势谱的初始"草图"。这个创新策略使后续的FPDT迭代重建过程加速至少3倍，就像为算法装上了涡轮增压器。更令人振奋的是，新技术打破了传统KK-ODT必须使用匹配照明的"紧箍咒"，使成像系统的"视野"扩大了一倍多。

在验证实验中，微球和分辨率靶标的测试表明，KK-FPDT能以340纳米的高清分辨率捕捉样品细节，相当于在头发丝横截面上分辨出200多条纹路。对3T3细胞和团藻(Pandorina morum)的成像更展现出其生物医学应用的巨大潜力，如同为细胞内部结构拍摄"3D证件照"，无需任何荧光标记就能清晰呈现亚细胞器分布。

这项技术为病理检测、药物筛选等领域提供了强大的无标记(Label-free)定量分析工具，就像给显微镜装上了"RI视觉"，让科学家们能更便捷地观察细胞内部的"光学地貌"。其突破性进展有望推动光学显微技术进入"高效三维定量"的新纪元。