数字全息显微镜是一种新兴技术，能够对透明未染色细胞在其最自然状态下进行定量相位成像 (QPI)。尽管暗场、相位对比和微分干涉对比等相位敏感成像方法已为人所知数十年，但它们无法提供定量相位信息。DHM 可以通过使用干涉成像概念来实现这一点。下图显示了一个示意性的DHM系统。

图 1：基于干涉成像原理的平衡DHM系统示意图。相位图像是通过对使用阵列传感器记录的干涉信号进行数字处理而获得的。

当准直激光束穿过透明细胞样本时，通常会吸收很少的光。然而，由于光束在每个 (x, y) 位置看到的相位延迟，激光波前会发生扭曲（见图 2）。

图 2：准直激光束波前穿过透明细胞样本时的相位延迟图。相位延迟是由于穿过细胞样本不同部分的差分光程差造成的。

光束穿过样本后的相位 Φ (x,y) 可以描述为：

其中：λ是所用激光的波长，n (x, y, z) 代表位置 (x, y, z) 处细胞相对于周围介质的相对折射率。如果细胞与周围介质之间存在较大的折射率差异，则显然会检测到强相位信号。如果细胞的折射率在某个区域内是均匀的，则相位函数可以近似地与细胞的高度图轮廓相关联，从而给出细胞的 3D 透视图。因此，DHM不使用外部造影剂，而是使用细胞的自然折射率对比度进行成像。折射率是一种与化学成分相关的特性，因此灵敏的相位成像系统可以在基础生物科学和诊断学中得到多种应用。

图3使用数字全息显微镜系统对红血球和患者宫颈细胞的相位图像的说明 (a) 明场图像，(b) 使用传统傅里叶变换方法重建的相位图像，(c) 使用印度理工学院德里分校开发的新颖单次相位成像技术获得的高分辨率相位图像。(b) 和 (c) 中的颜色编码表示细胞的相位图（近似高度图）。

系统配备完整的用户友好软件 (Digital HM_V01) 和笔记本电脑 (可选)，用于记录和重建图像。该软件使用专利的独特单次高分辨率方法进行相位图像重建。

应用：
细胞动力学定量研究
各种细胞类型的成像，包括 SKOV-3卵巢癌细胞、成纤维细胞、有壳变形虫、硅藻骨骼和红细胞。
多种变形状态下的红细胞的3D成像和统计。
不同细胞生理参数的演变。
无需任何造影剂即可对活细胞进行无损分析：细胞数量、汇合、增殖、细胞死亡、迁移和活力。
药物诱导形态变化的可视化。
染色或未染色/未处理的细胞的可视化。
毒性研究。
糖尿病患者的诊断和评估糖尿病患者的长期血糖控制。
解析神经网络活动，并识别精神疾病的细胞生物标志物。
筛查和诊断材料科学。