港大研發新型成像技術 速度提升8倍兼降光毒性
香港文匯報訊（實習記者 畢咏璇）在生命科學領域，多光子顯微鏡常被用於觀察神經結構、血管網絡與生物動態等立體樣本。傳統顯微鏡需對樣本進行逐層掃描，速度慢且光照強，在快速生物過程中存在限制。香港大學工程學院電機與計算機工程系教授黃建業及團隊，研發名為「任意照明深度編碼顯微技術（AIMED）」的新型成像技術，能夠在大規模成像中將成像速度提升8倍，同時降低光毒性，對生命科學的深層成像有突破性幫助。相關研究論文已於國際期刊《Advanced Photonics》上發表。
科學界在過去十年間發展了多種加速掃描生物樣本方案，但始終受到必須完整取樣的限制。港大團隊此次基於欠採樣原理提出AIMED技術，透過「空間光調製器」，將鐳射光同時聚焦到多個深度層，並按編碼模式調控各層的亮度，減少深淺層之間的信號干擾。使用新技術後，只需少量掃描與電腦算法重建，就能夠快速獲得清晰的三維影像，而無需改變顯微鏡的主要硬件。
研究團隊透過模擬與實驗，驗證了AIMED的多平面聚焦能力。軸向編碼點擴散函數測量顯示，AIMED能精確控制焦點，並保持多平面強度均勻。在五平面成像配置下，橫向解像度約600納米，軸向解像度維持2至4微米，激發多層仍能保持光學效能。
在小鼠腦神經樣本實驗中，AIMED能在約60%壓縮率下清晰解析神經細胞的細微結構，每平面激發光功率比傳統方法少1/2至2/3，部分重建影像的對比度更優於傳統方式。在62.5%至87.5%的壓縮率內，重建影像的結構相似度指數、峰值訊噪比與完整取樣結果相比無明顯下降。而在多達47個軸向平面的大規模成像中，AIMED可提升約8倍成像速度。
研究顯示，AIMED技術十分適用於神經網絡等稀疏生物結構成像與光毒性敏感的樣本，並在維持畫質與系統穩定性的情況下，大幅提升掃描速度。團隊表示，該技術在未來可擴展至共聚焦、受激拉曼及光聲顯微等激光掃描成像領域，有助於更快、更深、更長時間的三維觀測。
