[发明专利]一种荧光光片显微成像系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种显微镜系统，特别是涉及一种荧光光片显微成像系统及方法。

背景技术

1993年，VoieA.H.等人发明了光片显微镜(OrthogonalplaneFluorescenceOpticalSectioning，OPFOS)，它使用片层光横向照明透明生物组织，从而实现生物组织不同深度的显微成像。但由于当时的成像分辨率较低，且不能用来做活细胞测量，未在随后的十年中得到应用。直到2004年，HuiskenJ.和StelzerE.H.等人应用圆柱形透镜将入射激发光通过入射物镜聚焦到样本上并形成静态高斯光片，然后通过高数值孔径荧光物镜观测，建立了第一代静态荧光光片显微镜(SelectivePlaneIlluminationMicroscopy，SPIM)，并在之后的活体荧光成像中得到了应用。但是，第一代静态荧光光片显微镜的主要缺点是构造的光片厚度在8～10微米且不均匀，不能够做定量测量，且在成像组织深层时图像对比度下降很快。2008年，KellerP.J.和StelzerE.H.等人发明了第二代扫描型荧光光片显微镜。在该显微成像系统中，入射激发光通过管透镜和入射物镜在样本中形成一条聚焦的线，通过扫描反射镜和f-theta物镜使得聚焦光线在组织平面一维快速扫描，从而产生一个虚拟的光片，产生的受激发射荧光经由高数值孔径荧光物镜和中继透镜被超高灵敏度CCD(Electron-MultiplyingCCD，EMCCD)记录，被称为数字扫描型荧光光片显微镜(DigitalScannedLightSheetMicroscopy，DSLM)。随后2010年，KellerP.J.等人发明了将结构光照明(StructureLightIllumination，SIM)引入扫描型荧光光片显微镜中，提高了显微成像的空间分辨率，并观察到两种颜色标记下的细胞核和细胞膜动态变化。2012年，TomerR.等人发明了改进型的荧光光片显微镜系统，它通过左、右两侧物镜同时照明来产生更均匀的激发光片，并在样本的上、下两侧分别使用观测物镜尽可能多地收集受激发射荧光信号。运用上述扫描光片显微镜，近几年国内外多个研究机构开展了细胞生物学、发育生物学以及神经科学的活体成像研究。

由于荧光光片显微镜原理上是2D成像，其成像时间分辨率要显著优于共聚焦显微镜和双光子显微镜的时间分辨率。但是，荧光光片显微镜的空间分辨率会受到对激发光片的厚度限制以及成像组织的深度限制，使其低于共聚焦显微镜和双光子显微镜的空间分辨率。2014年，EricB.和KaiW.等人提出了基于成像视场各等晕区内波前畸变传感和校正的双光子荧光显微镜，使得清晰成像组织的深度达到了200多微米。但是，不同于逐点扫描模式的双光子显微镜，逐层扫描模式的光片显微镜并不适用上述的波前畸变传感和校正方法。为此，需要研究适用于大视场、高时空分辨率、深层生物组织的荧光光片显微镜的新型波前畸变传感和校正方法。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种荧光光片显微成像系统及方法来克服或至少减轻现有技术中的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种荧光光片显微成像系统，所述荧光光片显微成像系统包括检测装置、校正装置、成像装置和控制装置，其中：所述检测装置用于检测活体样本内部的组织平面成像视场的各预设等晕区的波前像差畸变，并输送给所述控制装置，所述控制装置用于根据接收到的所述波前像差畸变，向所述校正装置发出校正指令，所述校正装置用于根据接收到的所述校正指令，对各所述等晕区同时进行至少一次波前校正，所述成像装置用于对波前校正后的所述组织平面成像。

进一步地，所述校正装置至少包括第一校正器和第二校正器，其中：所述第一校正器用于波前校正所述各等晕区的波前像差畸变相同部分，所述第二校正器用于波前校正所述各等晕区的波前像差畸变差异部分。

进一步地，所述检测装置至少包括荧光激发单元、第一波前传感器和第二波前传感器，其中：所述荧光激发单元可操作地向所述组织平面照射激发光或点，所述第一波前传感器用于接收所述组织平面经所述激发光照射后产生的受激发射荧光，并检测出该荧光位于所述各等晕区时的波前像差畸变，所述第二波前传感器用于接收并检测经由所述第一校正器波前校正后的所述各等晕区的剩余波前像差畸变。