高清晰度、高通量的方法—線照明調(diào)制光學(xué)層析成像

據(jù)悉，中國科學(xué)院院士、海南大學(xué)校長駱清銘教授團隊在線照明調(diào)制光學(xué)層析成像的基礎(chǔ)上發(fā)展了高清熒光顯微光學(xué)切片斷層成像技術(shù)。相關(guān)研究成果以《用線照明調(diào)制顯微術(shù)實現(xiàn)高清成像》為題，在學(xué)術(shù)期刊《自然·方法》上發(fā)表。

光學(xué)顯微鏡是在亞微米分辨率開展生物醫(yī)學(xué)研究的重要工具。生物組織的精細結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，如何在三維空間用光學(xué)方法對其進行全面準確觀測是公認的難題。形態(tài)復(fù)雜的神經(jīng)元是大腦基本的功能單元，如何獲取其完整結(jié)構(gòu)對現(xiàn)有技術(shù)提出了極大的挑戰(zhàn)，通過傳統(tǒng)的光學(xué)層析方法難以實現(xiàn)。為此，駱清銘團隊提出了一種高清晰度、高通量的光學(xué)層析顯微成像新方法——線照明調(diào)制光學(xué)層析成像。

據(jù)介紹，該方法只需要簡單的多線探測線照明光路，克服了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)光照明成像中存在殘留調(diào)制偽影的固有缺陷，也無需多次成像即可獲得所需數(shù)據(jù)，并具有線掃描對大范圍樣本成像通量高的優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)熒光顯微光學(xué)層析成像方法無法同時兼顧高分辨率、高通量和高清晰度的問題。

近年來全腦光學(xué)成像為生物醫(yī)學(xué)研究帶來前所未有的豐富細節(jié)的同時，也產(chǎn)生巨大數(shù)據(jù)量。在前述研究的基礎(chǔ)上，駱清銘團隊進一步發(fā)展了高清熒光顯微光學(xué)切片斷層成像技術(shù)，將全腦光學(xué)成像從高分辨率提升到高清晰度的新標準。他們利用該技術(shù)對稀疏標記了神經(jīng)元的小鼠全腦進行三維高清雙色成像，以0.3×0.3×1微米體素分辨率在5天內(nèi)獲取了12000張冠狀面圖像及其細胞構(gòu)筑信息，是目前以相近體素分辨率實現(xiàn)全腦光學(xué)成像速度最快的技術(shù)。此外，該技術(shù)實現(xiàn)了小鼠全腦10TB級原始數(shù)據(jù)集的在線無損壓縮，壓縮率達到3%，可直接寫入U盤或上傳云端，有望極大地減少高分辨率全腦三維數(shù)據(jù)集在數(shù)據(jù)存儲和傳輸方面造成的負擔(dān)。

駱清銘團隊介紹，相關(guān)技術(shù)不僅極大地提高了全腦光學(xué)成像的數(shù)據(jù)質(zhì)量，而且對該領(lǐng)域面臨的大數(shù)據(jù)難題開辟了全新的解決途徑，在數(shù)據(jù)存儲、傳輸、處理和分析等方面效率顯著提高，有望在標準化、規(guī)?；哪X科學(xué)研究中發(fā)揮巨大作用。

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