随着生物医学科研的飞速发展，对生物体复杂动态过程的观察需求日益增长。传统的显微成像技术虽然在静态样本的高分辨三维成像方面取得了显著进展，但在对自由运动的完整生物个体进行实时三维成像时，仍存在技术瓶颈。高速荧光光场断层扫描技术（High-speed Fluorescence Light Field Tomography，简称HFLFT）应运而生，成为揭示自由运动生物体内部细节和动态变化的强大工具。荧光成像本身以其高灵敏度和特异性，成为观察生物分子活动、细胞行为和神经信号传导的理想手段。结合光场断层扫描的原理，HFLFT能够捕捉来自生物体不同角度的光场信息，通过数学算法重建生物体内部的三维荧光分布，突破传统光学显微镜的焦平面限制，实现体积成像。技术的核心在于利用阵列探测器或具有光场采集功能的特制相机，快速记录由样本发出的荧光光线在空间不同方向上的强度与角度信息。
随后借助先进的重建算法，实时构建出动态生物体的三维图像，支持极高的时间分辨率。特别是在处理自由运动的生物个体时，HFLFT的优势尤为突出。传统显微技术往往要求被观察对象限制运动，避免运动伪影导致数据失真，限制了对自然行为的直接观察。高速荧光光场断层扫描技术不仅能跟踪生物体的快速运动，还能同步重建其内部结构，实现真正的“边动边看”，极大丰富了行为神经科学、生物发育学等领域的研究手段。在神经科学研究中，透视整个自由活动动物的大脑内神经元荧光信号变化，是理解神经网络活动与行为关联的关键。HFLFT技术的引入使得无需固定样本即可进行全脑成像，实现了对神经元群体动态活动的实时监测与分析。
此项技术应用于斑马鱼、果蝇等模式生物的神经回路研究，已经展现出显著成果。此外，HFLFT使得对小型无脊椎动物、幼体甚至某些微小哺乳动物的内部结构和功能观察成为可能，推动了生物医学领域从细胞到整体的跨尺度研究。光场断层扫描技术的不断进步也伴随着荧光探针的多样化及成像深度的提升。多光子激发、近红外荧光等技术与HFLFT的结合，有助于减小散射和背景干扰，提高成像质量，进一步打开生物体活体成像的精度和规模新篇章。未来，高速荧光光场断层扫描技术有潜力实现更大尺寸样本的三维成像，整合机器学习辅助的图像重构与分析，提升自动识别和量化能力。结合基因编辑技术，标记特定细胞群体，将提供全新的视角，助力精准医疗、疾病机理解析与新药研发。
此外，便携式快速成像设备的研发也在推进，使该技术有望逐步走出实验室，应用于临床检测和现场监测。高速荧光光场断层扫描技术的跨学科融合效应明显，体现了物理学、光学、计算科学与生物学的高度协同。它不仅弥补了传统成像方法因运动和深度限制导致的不足，也为研究者提供了观察生物动态过程的全新框架。随着技术的不断成熟，HFLFT必将引领生命科学进入一个可视化、动态化和综合化的新时代。
