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马赛克图片

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[Translate to chinese:] Scheme of a 2D mosaic scan. Drosophila melanogaster (eye section) Mosaic_Intro_04.jpg

共焦激光扫描显微镜被广泛用于生成细胞、亚细胞结构甚至单分子的高分辨率三维图像。不过，越来越多的科学家正将生物研究的重点从单细胞研究扩展到整个器官和生物体，分析动物体内复杂的相互作用。要以三维方式观察大型标本，一种解决方案是使用基于宏观变焦光学系统的大型共焦成像系统，但在某些情况下，所需的分辨率只能通过显微系统来实现。然而，在这种情况下，记录的视野相对较小，特别是当使用更高的放大倍数以达到亚细胞分辨率时，例如，63倍物镜的记录区域范围为200 x 200 µm，因此无法完全观察和分析较大的标本。

大样本但扫描区域小

为了解决这个问题——即大样本但在高分辨率下扫描区域小——可以使用马赛克功能，将单个图像组合成一个大型的超级图像。这种拼接而成的超图像的前提是进行分块扫描，该过程会记录样品一定数量的相邻单个图像（即“分块”）。样品通常使用高精度电动平台移动。为了使这些分块完美匹配，单个图像之间需要有一定比例（2-10%）的重叠像素。大多数应用软件都提供了重叠功能，用户只需在样品的相对两个角上定义两个参考点，或者自动检测样品区域；然后，软件会计算出覆盖样品所需的扫描区域的数量和位置，包括预定义的重叠区域。扫描过程结束后，使用专门设计的拼接算法将马赛克图像组合起来。

图1：二维马赛克扫描示意图。黑腹果蝇（眼部切片）；红色：F-肌动蛋白，Cy3；蓝色：细胞核，DAPI；绿色：色素细胞，GFP；图片由法国斯特拉斯堡-伊尔基希IGBMC的Anne Galy提供。

为了解决这个问题——即大样本但在高分辨率下扫描区域小——可以使用马赛克功能，将单个图像组合成一个大型的超级图像。这种拼接而成的超图像的前提是进行分块扫描，该过程会记录样品一定数量的相邻单个图像（即“分块”）。样品通常使用高精度电动平台移动。为了使这些分块完美匹配，单个图像之间需要有一定比例（2-10%）的重叠像素。大多数应用软件都提供了重叠功能，用户只需在样品的相对两个角上定义两个参考点，或者自动检测样品区域；然后，软件会计算出覆盖样品所需的扫描区域的数量和位置，包括预定义的重叠区域。扫描过程结束后，使用专门设计的拼接算法将马赛克图像组合起来。

3D 马赛克图像

图2：三维马赛克扫描示意图。黑腹果蝇（眼部切片）；红色：F-肌动蛋白，Cy3；蓝色：细胞核，DAPI；绿色：色素细胞，GFP；图片由法国斯特拉斯堡-伊尔基希IGBMC的Anne Galy提供。

马赛克功能不仅限于xy图像，还可以用于创建大型的3D图像。因此，分块扫描不仅需要在一个焦平面上进行，还需要在不同的z平面上进行，从而创建相邻图像堆栈的3D马赛克。但是，一个基本的前提条件是焦平面之间的z距离必须同步。
 

延时电影

图3：随时间变化的3D马赛克扫描示意图。黑腹果蝇（眼部切片）；红色：F-肌动蛋白，Cy3标记；蓝色：细胞核，DAPI标记；绿色：含色素细胞，GFP标记；感谢法国斯特拉斯堡-伊尔基希IGBMC的Anne Galy提供此图。

由于马赛克扫描可以循环重复，因此该功能可用于创建活体样本的延时影片。唯一的限制是样本的变化速度，因为分块扫描需要时间，特别是在三维扫描中。

多位置功能

此外，马赛克扫描功能可以在载物台的不同位置执行。这样就可以在一次实验设置中记录多个样本（例如，载玻片上的不同切片或多孔板中的多个样本）。由于不同样本之间的记录条件会有所不同，因此所使用的系统应能够为每个位置甚至扫描的每个区域定义不同的扫描设置。

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