當代生命科學研究對光學顯微技術提出了越來越高的要求——更高的空間分辨率、更大的成像深度、更快的成像速度。特別是對於(yu) 生物活體(ti) 顯微成像來說，生物組織對光的散射使得噪聲大大增強，嚴(yan) 重影響了空間分辨率和成像深度。為(wei) 了提高成像深度，雙光子激發激光掃描熒光顯微技術自20世紀90年代提出後被廣泛應用於(yu) 神經成像等領域，但是其逐點掃描的成像方式嚴(yan) 重製約了成像速度。因為(wei) 高分辨率光學顯微鏡的景深很小，要對樣品完成三維成像，通常需要數十層乃至上百層的二維圖像進行疊加重建得到，圖像采集和處理一般需要數分鍾甚至數十分鍾，要快速實時地獲取和顯示三維圖像非常困難。

　　瞬態室超分辨成像團隊在研究員姚保利和葉彤的帶領下，以雙目視覺原理和貝塞爾光束產(chan) 生擴展焦場為(wei) 基礎，提出了由四個(ge) 振鏡組成的激光束立體(ti) 掃描裝置，實現了對貝塞爾光束的橫向位置和傾(qing) 角共三個(ge) 維度的控製，突破了隻有兩(liang) 個(ge) 自由度的傳(chuan) 統激光掃描不能實時切換視角的限製。通過對四振鏡立體(ti) 掃描裝置的優(you) 化設計和控製，實現了對貝塞爾光束的三自由度快速掃描，可在毫秒量級進行雙視角切換，從(cong) 而解決(jue) 了激光掃描立體(ti) 顯微成像係統中雙光路同時成像的技術難題，首次實現了基於(yu) 雙視角實時激光掃描的立體(ti) 顯微成像和顯示係統。該係統可對樣品進行立體(ti) 動態成像和實時雙目立體(ti) 觀測，其三維成像速度比傳(chuan) 統的逐點掃描方式提高了一到兩(liang) 個(ge) 數量級。該雙光子立體(ti) 顯微係統為(wei) 活體(ti) 生物的三維實時成像和顯示提供了一種新的觀測工具。

　　“它可以讓我們(men) 像觀看立體(ti) 電影一樣實時地觀測動態的三維微觀世界，無需光切片，無需耗時的三維圖像重構。”楊延龍如此總結這套係統的特點，他負責設計和完成了其中的立體(ti) 掃描和成像顯示的關(guan) 鍵部分。“雙目視覺成像是非常高效的三維信息獲取方式，但是現有的體(ti) 視顯微鏡，空間分辨率和景深互相製約，我們(men) 利用三自由度掃描的貝塞爾光束進行非線性熒光激發突破了這種限製。”

　　這項研究先後在中科院“百人計劃”和國家自然科學基金的支持下，從(cong) 基本原理驗證、關(guan) 鍵技術突破，到原理樣機完成，經曆了從(cong) 基礎研究到應用集成的各個(ge) 環節。目前，課題組正在與(yu) 國內(nei) 外相關(guan) 科研機構開展生物醫學應用的合作研究，期望盡快將該項技術應用於(yu) 生物活體(ti) 三維快速成像和顯示領域。