【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，華中科技大學(xué)光電信息學(xué)院馬冬林教授課題組在高保真超分辨熒光顯微成像領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果以 "High-fidelity image scanning microscopy via programmable line scanning with self-calibration"(基于可編程線掃描與自校準(zhǔn)的高保真圖像掃描顯微鏡)為題，發(fā)表于光學(xué)領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威期刊、中科院一區(qū) TOP 期刊*Photonics Research*(影響因子 7.1)。論文第一作者為學(xué)院 2023 級(jí)博士研究生褚文學(xué)，通訊作者為馬冬林教授。
 

　　熒光顯微成像技術(shù)是生命科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究的重要工具。與傳統(tǒng)的單點(diǎn)掃描共聚焦顯微鏡相比，圖像掃描顯微鏡(ISM)采用陣列探測(cè)器同時(shí)采集多點(diǎn)信號(hào)，顯著提升了光子利用效率、降低了對(duì)準(zhǔn)難度，已成為超分辨成像的重要發(fā)展方向。然而，傳統(tǒng) ISM 仍面臨成像速度慢、分辨率各向異性以及重建保真度不足等技術(shù)瓶頸，制約了其在動(dòng)態(tài)生物過(guò)程和弱熒光場(chǎng)景中的應(yīng)用。
 

　　針對(duì)上述挑戰(zhàn)，課題組創(chuàng)新性地提出并搭建了基于可編程線掃描與自校準(zhǔn)的高保真圖像掃描顯微鏡系統(tǒng)(HF-ISM)，其核心創(chuàng)新體現(xiàn)在三個(gè)方面：其一，以數(shù)字微鏡器件(DMD)為核心生成多路并行照明光束，通過(guò) DMD 圖案刷新實(shí)現(xiàn) "無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)" 的掃描成像，徹底擺脫了對(duì)平移臺(tái)、振鏡及旋轉(zhuǎn)柱面鏡等機(jī)械部件的依賴，成像速度提升近一個(gè)數(shù)量級(jí) —— 完成一次重建僅需 20 幀原始數(shù)據(jù)(正交兩個(gè)方向各 10 幀)，全幀 2048×2048 像素下總采集時(shí)間僅約 0.5 秒；其二，提出正交雙向掃描與離散小波變換融合策略，有效消除單向線掃描固有的分辨率各向異性，實(shí)現(xiàn)各方向均勻的超分辨成像；其三，開(kāi)發(fā)了自校準(zhǔn)重建算法，通過(guò)狹縫參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)與優(yōu)化、照明強(qiáng)度非均勻性校正及 Richardson-Lucy 反卷積去模糊，顯著提升了全視場(chǎng)的重建保真度和定量成像一致性。
 

　　該研究為高速、高保真、亞衍射極限熒光成像提供了一套實(shí)用的技術(shù)方案，有望推動(dòng) ISM 類超分辨顯微鏡在活細(xì)胞動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)多色生物熒光成像等領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)生命科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)發(fā)展具有重要意義。
 

　　該研究依托光電信息學(xué)院及武漢光電國(guó)家研究中心完成，并得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)及華中科技大學(xué)重大科技創(chuàng)新專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。
 

　　引用：光電信息學(xué)院馬冬林課題組在超分辨熒光顯微成像領(lǐng)域取得重要進(jìn)展 華中科技大學(xué) 【引用時(shí)間：2026年9月14日】