更快更清晰的三维立体显微成像技术

编辑：但旦 |

　　很多看过三维（3D）立体电影的人都会被它栩栩如生的画面所震撼和吸引。这是因为人的眼睛能直接感受生活周围的三维空间，也非常适应观察和认知物体的三维立体形态。目前，中科院西安光机所的姚保利、雷铭研究团队把三维立体视觉引入到微观世界里，实现了对细胞组织、微小生物等结构的快速、清晰三维立体显微成像，这无疑将会对相关的生物医学研究起到很大的推动作用。 

　　研究团队使用的是一种叫做“结构照明”的光学显微成像技术。所谓“结构照明”是指照明光的强度具有特定空间分布结构的光场，例如条纹分布的图案等。这种特殊的光场与待测样品的结构发生相互作用后，以前探测不到的样品精细结构信息就会耦合到可以探测的混叠图案之中，最后通过特定的算法就能解析出超高分辨率的图像。另外，结构照明的图案具有很高的空间频率，只有显微物镜的焦平面才能承载，而离焦面却不会有任何的改变。所以结构照明可以区分出样品处于焦面和离焦的部分，从而实现 “光切片”。所谓“光切片”是指采用光学的方法把厚物体切成一个个薄片，它是三维立体重构的要素。总的来说，结构照明显微成像技术可以实现超高分辨的三维立体成像。研究团队创新性的提出了一种“基于DMD调制和LED照明”的结构照明显微成像技术（简称D-SIM），它具有更快的成像速度、更清晰的三维图像。与当前广泛使用的共焦激光扫描显微镜（CLSM）和微型计算层析（micro-CT）等三维显微成像技术相比，D-SIM的成像时间缩短约10倍，分辨率最高接近亚细胞级（～90nm），装置制造成本降低近1/3。这可以帮助生物学家更快、更清晰地根据生物三维形态做更深层次的研究。