高內(nèi)涵細(xì)胞成像系統(tǒng)的Z-stack層掃功能通過逐層掃描樣本的Z軸方向，獲取多層立體圖像信息，結(jié)合反卷積算法生成更清晰的單層圖像，有效解決厚組織或不平整樣本的成像難題，提升類器官、3D細(xì)胞模型等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的研究精度。

一、技術(shù)原理與核心優(yōu)勢

1.逐層掃描與立體成像

Z-stack功能通過自動(dòng)對(duì)焦或手動(dòng)設(shè)置焦平面，在樣本的Z軸方向上逐層掃描（如每層間隔1-5μm），獲取多張不同焦平面的圖像。

例如，在類器官研究中，可掃描40層圖像（樣本厚度150μm），覆蓋整個(gè)三維結(jié)構(gòu)，避免單層成像的信息丟失。

2.反卷積算法優(yōu)化圖像質(zhì)量

掃描后，系統(tǒng)通過反卷積算法對(duì)多層圖像進(jìn)行計(jì)算處理，消除離焦光干擾，生成比傳統(tǒng)單層圖像更清晰、細(xì)節(jié)更豐富的單層圖像。

例如，在腫瘤類器官研究中，Z-stack結(jié)合反卷積算法可清晰顯示活細(xì)胞與死細(xì)胞的邊界，提升藥物敏感性分析的準(zhǔn)確性。

3.解決厚組織成像難題

傳統(tǒng)成像技術(shù)受樣本厚度限制，易出現(xiàn)背景模糊或圖像失真。Z-stack功能通過分層掃描，結(jié)合智能對(duì)焦算法（如AI自學(xué)習(xí)對(duì)焦），可自動(dòng)識(shí)別最佳焦面，確保每層圖像的清晰度。

例如，在心血管研究中，Z-stack可對(duì)血管區(qū)域進(jìn)行多層掃描，獲得清晰圖像，而其他區(qū)域采用單層掃描以提高效率。

二、應(yīng)用場景與案例

1.類器官與3D細(xì)胞模型研究

案例：復(fù)旦大學(xué)華國強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)利用Z-stack成像技術(shù)與熒光標(biāo)記（如Calcein-AM）結(jié)合，建立類器官高通量成像和分析方法。通過掃描不同層中的3D類器官，結(jié)合反卷積算法，清晰顯示類器官的邊界和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確評(píng)估藥物處理后的存活率。

優(yōu)勢：解決傳統(tǒng)成像技術(shù)難以捕捉類器官三維結(jié)構(gòu)的問題，提升藥物篩選的效率和準(zhǔn)確性。

2.腫瘤研究與藥物開發(fā)

案例：在腫瘤類器官化療敏感性測試中，Z-stack功能可捕獲化療前后類器官的形態(tài)變化（如直徑、存活率）。結(jié)合熒光標(biāo)記（如Calcein-AM/PI雙染色），清晰區(qū)分活細(xì)胞與死細(xì)胞，量化藥物效果。

優(yōu)勢：提供更全面的腫瘤細(xì)胞動(dòng)態(tài)信息，加速抗癌藥物研發(fā)。

3.神經(jīng)科學(xué)與組織工程

案例：在神經(jīng)突生長追蹤中，Z-stack功能可掃描神經(jīng)元的三維結(jié)構(gòu)，結(jié)合分析軟件（如MetaXpress）量化神經(jīng)突長度、分支數(shù)等參數(shù)。

優(yōu)勢：支持長時(shí)間動(dòng)態(tài)監(jiān)測（如72小時(shí)連續(xù)成像），揭示神經(jīng)發(fā)育或退行性疾病機(jī)制。

三、系統(tǒng)擴(kuò)展性與兼容性

1.多模式成像支持

高內(nèi)涵細(xì)胞成像系統(tǒng)通常集成明場、熒光、共聚焦等多種成像模式，Z-stack功能可與這些模式結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)分析。

例如，結(jié)合TissueFAXS系統(tǒng)的IF-IHC圖像轉(zhuǎn)換功能，Z-stack掃描的熒光圖像可轉(zhuǎn)換為免疫組化數(shù)據(jù)，支持組織原位分析。

2.兼容多種樣本類型

Z-stack功能支持從微孔板到復(fù)雜生物模型（如器官芯片、斑馬魚）的觀測，兼容2倍-8倍不同尺寸的玻片。

例如，IXM-C系統(tǒng)可拍攝2D培養(yǎng)細(xì)胞、3D細(xì)胞球、類器官及小型模式動(dòng)物（如斑馬魚、線蟲）。

3.智能化數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)配備AI輔助分析模塊（如RDAU-Net模型），可自動(dòng)識(shí)別和分類細(xì)胞，量化形態(tài)學(xué)參數(shù)（如面積、圓度、軸向型）。

例如，在干細(xì)胞分化研究中，Z-stack掃描結(jié)合AI分析，可區(qū)分干細(xì)胞克隆團(tuán)與滋養(yǎng)層，檢測克隆團(tuán)內(nèi)陽性標(biāo)記物表達(dá)。