[文献速递Vol.281]-扫描光场层析成像实现高速高分辨率各向同性三维成像

2. 传统方法局限性：传统成像技术如光片荧光显微镜（LSFM）和光学投影层析成像（OPT）在分辨率和成像深度上存在局限，尤其是在大规模样本的高分辨率成像中，面临视场深度（DOF）小和光学像差的问题。

2. 扫描光场可将每个视点的景深提高超过10倍，而无需额外的轴向扫描来提高成像速度。6×6×6 mm³的大体积内光子能够高效聚焦用于三维重建，而传统OPT中仅有来自单个二维层的光子有效。

3. 开发了迭代多视图相位空间去卷积（IMPD）方法，结合多视图去卷积和三维像差校正，实现近乎各向同性的高分辨率三维重建。

4. SLiT技术能够在30秒内完成大规模样本的成像，相比传统技术，显著提高了成像速度。

SLiT技术通过替换OPT中的宽场检测为扫描光场检测，显著增强了每个视点的视场深度（DOF），从而提高了成像速度。在SLiT中，样本的光场被物镜捕获并投影到微透镜阵列上，传感器放置在后焦平面。通过扫描振镜进行图像平面的横向扫描，可以有效地缓解由于微透镜尺寸小而引入的频率混叠，从而显著提高空间分辨率。

2) 多共轭数字自适应光学（MDAO）

MDAO基于先前的数字自适应光学技术，通过多层模型校正由复杂光学像差引起的视点间图像失配。光学像差被建模为由不同深度的多层虚拟相位板引起的3D变形。通过在无像差光学系统的模拟中添加虚拟相位板，可以模拟像差对成像结果的影响。

3) 迭代多视图相空间去卷积（IMPD）方法

IMPD方法基于DAOSLIMIT的相空间迭代去卷积方法，包含相空间投影和反投影步骤。相空间投影步骤是从估计体积到光场测量的投影，而反投影步骤使用测量和前向投影之间的误差来更新3D体积。

此外，为了进一步展示SLiT在大规模清除组织上的优势，对几种不同类型的样本进行了成像，例如小鼠脑中的神经元（图4，图S8）、小鼠眼中的血管（图4，图S7）。通过SLiT，能够在短时间内获得高分辨率的三维成像，捕捉到细胞层面的详细结构。这些结果表明，SLiT在处理大规模透明样本时，不仅提高了成像速度，还显著改善了图像质量，克服了传统成像方法在处理厚样本时的局限性。SLiT系统在生物样本的多样性和复杂性方面表现出了出色的适应性，为未来在生物医学研究中深入探索细胞组织的功能和相互作用提供了新的可能性。

2. 高分辨率：SLiT技术实现了近乎各向同性的细胞级分辨率，这对于探索大规模细胞组织和器官间的相互作用具有重要意义。

3. 强大的鲁棒性：SLiT技术对于光学像差具有很强的鲁棒性，这使得它在实际应用中更加可靠。

4. 广泛的应用前景：SLiT技术在多种样本上展示了其多功能性和优势，包括斑马鱼血管、清除的小鼠大脑、血管染色的清除小鼠眼睛和骨染色的清除小鼠头部等，表明了其在大规模透明样本成像中的广泛应用潜力。