定量生物成像需要在空間和時間上都滿足Nyquist采樣要求。然而，目前基於(yu) 激光掃描和相機記錄的顯微鏡，不適合從(cong) 三維的角度觀察快速變化的生物活動。因為(wei) 這些活動變化之快，遠超基於(yu) 激光掃描和相機記錄顯微鏡的三維采集幀率。
Nature methods : 生物動力學實時多角度投影成像
技術背景：
定量生物成像需要在空間和時間上都滿足Nyquist采樣要求。然而，目前基於(yu) 激光掃描和相機記錄的顯微鏡，不適合從(cong) 三維的角度觀察快速變化的生物活動。因為(wei) 這些活動變化之快，遠超基於(yu) 激光掃描和相機記錄顯微鏡的三維采集幀率。
當前不足：
當前的三維體(ti) 積信息采集方式，通常是沿z軸序列記錄數十至數百個(ge) 二維焦平麵的數據。現有的通過在一次柵格掃描或者一次曝光的時間內(nei) 同時記錄多個(ge) 二維焦平麵的方法，雖然可以提升1個(ge) 數量級的三維體(ti) 積信息采集幀率，但是通常以犧牲橫向分辨率為(wei) 代價(jia) ，並且還需要特殊的裝置，成像時也隻有沿光軸一個(ge) 方向的投影。對於(yu) 稀疏分布的簡單生物樣品，一個(ge) 方向投影是足夠的。但是對於(yu) 複雜的生物樣品，我們(men) 需要從(cong) 多個(ge) 方向的視角觀測樣品獲取更多的信息，才能夠重建樣品的三維體(ti) 積分布。但是多視角需要旋轉樣品或者多個(ge) 采集光路，這種方式在實際国产成人在线观看免费网站中不一定有條件實現。
文章創新點：
美國德克薩斯大學的Bo-Jui Chang（第1作者）和Reto Fiolka（通訊作者）提出一套結構簡單的掃描模塊，這套模塊可以嵌入目前的基於(yu) 相機記錄的顯微鏡（需要具備光學切片成像功能，即不接收焦平麵外的熒光信號）。由此組成的新的顯微鏡成為(wei) 一個(ge) 投影成像係統，可以將多個(ge) 不同的投影視角信息積分記錄。具體(ti) 實現是將不同的切片（對應不同的z軸位置）以不同的視角投影在相機上，所有視角在一個(ge) 相機幀內(nei) 記錄完。即一個(ge) 相機幀記錄所有Z軸信息。數據量大大減少，成像速度提升百倍以上。通過同時多角度成像的方法還可以實現實時三維成像和粒子定位。
原理解析：
（1）作者所提模塊的工作原理類似於(yu) 計算機視覺領域的錯切變形變換（shear-warp transform）。圖1a描述在同一個(ge) 體(ti) 積空間有多個(ge) 不同形狀的物體(ti) ，頂部表示體(ti) 積空間的錯切變換，中間表示體(ti) 積空間的旋轉變換，底部表示體(ti) 積空間投影圖。當投影方向一致時，錯切變換和旋轉變換後的體(ti) 積空間投影一樣（需要做一些簡單的縮放操作）。圖1b、c、d描述常規的z軸切片掃描獲得三維體(ti) 積信息。圖1e、f、g描述加上掃描投影模塊後z軸方向的切片以錯切的形式記錄在單個(ge) 相機幀上。
DOI:https://doi.org/10.1038/s41592-021-01175-7
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