ACS Photonics | 不再一刀切的大视场超分辨显微，实现边成像边校正

原位感知空间变像差

 这个工作的首要创新，是把傅里叶拼接显微中的相位恢复能力用于SIM的原位像差测量。传统做法多依赖荧光微球预标定PSF，能够反映的主要是系统级静态像差，难以捕捉样本本身引入的局部畸变。该方法则通过相干、无标记数据恢复各子区域瞳面相位，从成像现场直接估计样本诱导的空间变波前误差。这样得到的像差信息与真实荧光探测路径更一致，更适合厚样本和大视场成像。

建立逐块自适应重建框架

文献没有采用整幅图统一校正，而是把视场划分为多个tile，对每个子区域分别建立局部OTF并独立重建。这样可以针对不同位置的像差差异进行局部补偿，避免全局单一PSF对复杂样本失配。论文中在FP-SIM与Tiled-Wiener-SIM对比时明确表明，后者虽然也做了分块，但仍依赖预标定、场不变PSF，因此无法描述样本引起的真实局部波前扭曲。FP-SIM的贡献在于把“分块”从几何切分推进到了“分块波前建模与校正”。

实现跨模态像差映射

该方法并不是简单并排使用FP和SIM，而是建立了相干相位通道到荧光重建通道的有效映射。由于FP与SIM工作波长不同，论文进一步引入Zernike多项式分解，将FP测得的相位像差映射到不同荧光发射波段，用于波长相关校正。这样既保留了FP波前恢复的准确性，又使其能够真正服务于多通道荧光SIM。相较只在单一模式下工作的传统方法，这种跨模态耦合是该系统设计中的关键机制。

兼顾大视场与高分辨率

这项工作的系统设计强调“大范围成像下的超分辨稳定性”，而不是仅在小视场内追求局部分辨率。论文采用定制高通量物镜，在当前实现中获得0.95 mm有效视场，并通过11 × 11子区域校正覆盖整幅成像区域。对于固定U2OS细胞三色通道，FP-SIM的去相关分辨率分别达到488.9 ± 4.3 nm、539.2 ± 8.5 nm和595.5 ± 28.4 nm，整体优于HiFi-SIM和Tiled-Wiener-SIM。其意义在于，方法把SIM从“小范围高分辨”推进到“较大视场下仍能保持较高成像保真度”。

增强厚样本与深层成像能力

论文在厚小鼠脑组织切片中验证了该方法的深层适用性，并比较了5 μm和20 μm成像深度下的表现。结果表明，FP-SIM能够恢复深度相关的局部像差，并在20 μm深度仍保持较清晰的结构边界和较高对比度，而对比方法则更容易出现分辨率下降与伪影累积。这里的创新不只是“图像更清楚”，而是证明了FP测得的瞳面相位确实对应SIM探测通路中经历的样本诱导像差。该点对于厚组织成像尤其关键，因为深度变化会直接改变像差分布。

形成双模态协同成像能力

除了像差校正，FP通道本身还提供了无标记相位成像，使系统具备荧光与相位双模态联合重建能力。论文展示了四通道U2OS细胞的荧光超分辨结果以及对应的无标记相位结果，两者共光路、共配准，可以把分子特异性信息与细胞整体形态信息结合起来解释。与单纯输出荧光SIM图像的系统相比，这种双模态结构提高了成像信息密度，也增强了复杂生物样本分析时的可解释性。其价值不仅体现在成像质量，还体现在生物学观察维度的扩展。