罗辑科学 LSI MS系列 激光片层扫描三维成像系统

罗辑科学LSI MS系列激光片层扫描三维成像系统将光片照明技术与高灵敏度检测相结合，在保持样本完整性的前提下快速获取大范围三维图像。与传统点扫描共聚焦相比，该系统以面成像方式大大提高采集速度，同时显著降低光毒性和光漂白，尤其适合长时间活体观察和大型透明化样本的精细结构重建。系统设计兼顾易用性与灵活性，可满足从基础科研到转化医学的多种成像需求。

成像原理与系统架构

系统利用激光片层从侧面激发样本，仅照明焦平面区域，由垂直光路采集荧光信号。这种正交光路设计减少了背景噪声，并实现了光学切片能力。系统主要包含以下模块：

• 多波长激光光源与光路耦合模块，提供稳定的激发光输出。
• 样本载物台与位移系统，支持大范围电动移动和角度旋转。
• 检测光路与高灵敏度相机，实现快速同步成像。
• 控制与图像工作站，集成采集、处理和三维重建软件。

核心功能与使用价值

该系统针对不同研究需求提供多种成像模式：多视角成像可消除单侧照明带来的阴影伪影，通过计算融合得到均匀的高质量图像；大视野拼接适合需要覆盖整个器官或整个生物体的应用；时间序列成像则用于追踪快速动态过程。各项功能在实际应用中具有以下价值：

• 快速体积成像：可在数分钟内完成毫米级样本的完整扫描。
• 低光毒性：适合长时间观察活体样本中的细胞行为。
• 高数据质量：结合多视角融合与拼接算法，获得各向同性分辨率的三维数据。
• 灵活扩展性：可适配不同物镜和样本支架，满足多种实验方案。

适用样本与实验场景

LSI MS系列能够对多种生物学样本进行成像，常见类型包括经过透明化处理的小鼠脑、肾、肝等组织，以及斑马鱼、线虫、果蝇幼虫等小模式生物。随着类器官和体外三维培养模型的发展，该系统也可用于这些样本的长时程成像。具体应用领域包括：

• 神经科学中神经元通路与突触连接的三维定位。
• 发育生物学中器官形态发生与细胞迁移的实时观测。
• 肿瘤研究中血管生成与肿瘤微环境的立体解析。
• 药物筛选与毒性评价利用类器官模型进行动态监测。

典型工作流程与操作要点

使用该系统进行三维成像通常包括样本制备、预实验测试、正式采集和数据处理几个阶段。透明化样本需经过固定、脱色和折射率匹配等处理，以达到最佳的成像透明度。操作时需重点注意：

• 选择合适的透明化试剂与匹配液，以减少折射率失配带来的像差。
• 根据样本大小和所需的荧光信号强度调整激光功率与曝光时间。
• 在多视角采集中设定合适的旋转角度步长，确保重叠区域足够用于融合算法。
• 采集完成后及时进行数据和备份与归档，避免原始数据丢失。

图像重建与数据分析

系统软件内置了从原始数据到三维体积重建的完整流程，包括背景扣除、强度校正、视角配准和融合。对于大尺寸样本，拼接功能将多视野数据无缝整合为单个超大数据集。重建后数据支持任意切面显示、三维表面渲染和体积渲染。此外，软件还提供定量分析工具，如荧光强度测量、阳性结构计数和空间分布分析，有助于从图像中提取生物学信息。

维护与保养建议

系统日常维护应注意保持光路清洁，定期检查激光功率和光路准直。样本载物台和位移轴需按周期润滑和清洁，避免灰尘进入导轨。相机传感器应避免长时间暴露在强光下，防止损坏。建议每次运行前进行系统自检，并每周进行一次参考样本成像以确认系统稳定性。长期不用时，应按照说明书指引关闭激光器并盖上防尘罩。

常见问题

1. 如何选择合适的物镜和激光配置？

物镜的选择取决于所需的分辨率、视场和工作距离。高分辨率物镜通常工作距离较短，适合观察样本表面或薄样本；低倍物镜则用于大视场快速扫描。激光波长需与荧光染料的激发谱匹配，系统可配置多种激光模块，用户可根据实验涉及的染料种类进行灵活选择。

2. 样本透明化程度对成像质量有多大影响？

透明化程度直接决定光片能否穿透样本内部，透明化不足会导致深部信号衰减和阴影伪影。因此，建议使用成熟的透明化方案，并确保折射率匹配液与样本的折射率一致，以获得均匀的成像深度和清晰的结构细节。

3. 系统如何处理大体积数据的存储与处理？

系统软件支持大数据的流式读写和分块处理。用户可根据数据量配置足够存储空间，并利用工作站的多核处理器进行并行运算。软件支持将结果导出为标准格式，便于在其他分析软件中进一步处理。

4. 长时间活体成像时应注意哪些条件？

进行活体样本的长时程成像时，需控制环境温度、培养基pH值和氧气供应，并采用低激光功率和快速扫描方式以降低光毒性。此外，样本固定应尽量减小漂移，必要时使用低熔点琼脂糖包埋以稳定样本位置。