近日，青海大学医学院高原医学研究中心马英老师联合西安电子科技大学郜鹏教授、南京理工大学左超教授等团队，创新性地提出了相衬层析显微成像技术（Phase Contrast Tomography, PCT），实现了对活细胞样品的高质量无标记三维折射率成像。该技术突破了传统二维相衬成像的局限，将其固有的稳定性、抗干扰性和高信噪比优势拓展至三维折射率重建领域，为动态生物过程的三维解析提供了通用技术平台。相关成果已发表于光学领域权威期刊《Optics Express》(中科院二区SCI期刊) 。

传统相衬成像虽广泛应用于透明样品观测，但无法获取样品的三维结构信息。相比之下，PCT通过集成环形LED扫描照明与基于相位型空间光调制器的相移调制，构建了一套兼具高稳定性、高速度、高信噪比和高性价比的成像系统。实验测得，PCT的横向分辨率达到270±9纳米，轴向分辨率达到890±42纳米；对于3.2×3.2×40立方微米的观测体积，成像速度可达3赫兹。

在多场景实验中，PCT展现出优异的成像性能：对200纳米聚苯乙烯微球进行三维成像时，无需轴向扫描即可区分不同轴向位置的微球；对固定COS7细胞进行无标记三维成像时，可清晰识别线粒体、核仁、脂滴等细胞器并精准解析其三维分布；在对活体COS7细胞成像时，PCT成功捕捉了CCCP处理下线粒体由面条状向环形结构的动态转变过程，实现了无标记条件下的定量分析。此外，PCT还以3赫兹的体成像速率完成了活细胞内脂滴的三维轨迹追踪，发现其扩散受重力影响极小，并精准测定了聚苯乙烯微球在混合液中的扩散系数，克服了传统二维成像因离焦导致的追踪失效问题。

PCT的提出将二维相衬成像的核心优势自然延伸至三维折射率重建中，兼具高时空分辨率、高稳定性、高信噪比与低成本易操作等特点，在高原医学成像、细胞分子生物学、半导体器件检测等领域展现出广阔的应用前景。

文章第一作者马英老师是青海大学医学院高原医学研究中心学科带头人（先进光学显微技术及其在高原医学研究中的应用）。发表论文49篇，授权发明专利26项，撰写专著1部。

论文信息：

· 作者：Ying Ma, Wenjing Feng, Yunze Lei, Zhanqiang Li, Lan Ma, Shun Zhou, YeFeng Shu, QiLong Tan, Chao Zuo, Peng Gao

· 标题：Phase contrast tomography (PCT)

· 期刊信息：Opt. Express 34(5), 7791-7808 (2026). DOI: 10.1364/OE.588947