一种基于荧光径向涨落算法的三维光片超分辨成像方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于荧光径向涨落算法的三维光片超分辨成像方法与装置。光束调制模块分别产生激发光与涡旋空心损耗光后耦合共轴，经过柱面透镜和照明物镜形成光片，仅激发损耗光空心位置的荧光，实现轴向超分辨成像，成像模块对样品xy平面采集并记录一系列样品荧光图像，计算机对一系列荧光图像的荧光涨落信号进行分析，并利用荧光径向涨落算法计算图像序列并重构，获得横向分辨率(～100nm)超分辨图像；移动载物台，实现对样品的z方向逐层扫描，并在每一层处完成S2的步骤，在收集完所有位置的超分辨图像后，将所有横向超分辨的图像进行三维重构，得到最终实现三维超分辨(～100nm)成像。100nm)成像。100nm)成像。

【技术实现步骤摘要】
一种基于荧光径向涨落算法的三维光片超分辨成像方法与装置


[0001]本专利技术涉及光学显微的
，具体涉及一种基于荧光径向涨落算法的三维光片超分辨成像方法与装置。

技术介绍

[0002]生物科学研究中，显微镜作为研究微观世界必不可少的工具，而光学显微镜又是观测活细胞的必备工具。光学显微镜中，光片显微成像技术是一种三维显微成像技术，它将光束形成一个薄片在样本一个方向进行扫描，扫描方向的垂直方向接收荧光并拍摄成像。这种成像方式具有高的穿透深度，低漂白以及高的成像速度等优势。但光学显微镜中，衍射极限的存在阻碍人们探索更小的细胞结构。超分辨成像技术是指突破光学衍射极限的几类方法，其中一种叫做受激辐射损耗(STED)是一种通过减小点扩散函数从而实现突破衍射极限的方法。具体的，一束激发光将光斑范围内的荧光物质激发，发出小范围荧光。于此同时再沿着光束光轴方向发射一束另一波长的高功率损耗空心光，将荧光中心附近产生荧光的荧光分子发生受激辐射，并停止发出荧光，使得荧光范围变小，成像分辨率得以提高。另一种超分辨技术叫做荧光径向涨落算法(SRRF)，根据荧光蛋白荧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于荧光径向涨落算法的三维光片超分辨成像装置实现成像的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1利用光束调制模块分别产生激发光与涡旋空心损耗光后耦合共轴，经过柱面透镜和照明物镜形成光片，仅激发损耗光空心位置的荧光，实现轴向超分辨成像(～100nm)；S2成像模块对样品xy平面采集并记录一系列样品荧光图像，计算机对一系列荧光图像的荧光涨落信号进行分析，并利用荧光径向涨落算法计算图像序列并重构，获得横向分辨率(～100nm)超分辨图像；S3移动载物台，实现对样品的z方向逐层扫描，并在每一层处完成S2的步骤，在收集完所有位置的超分辨图像后，将所有横向超分辨的图像进行三维重构，得到最终实现三维超分辨(～100nm)成像。2.根据权利要求1所述的基于荧光径向涨落算法的三维光片超分辨成像方法，其特征在于，所述步骤S1中，使用荧光蛋白、商业化有机染料探针、荧光量子点、上转换纳米探针等，其荧光探针具有荧光涨落的特性，标记待测样品。3.根据权利要求1所述的基于荧光径向涨落算法的三维光片超分辨成像方法，其特征在于，本发明利用受激辐射损耗在轴向产生超分辨的基本原理：损耗光形成的涡旋空心光嵌套于激发光束上，激发光束负责激发荧光分子，而涡旋空心损耗光负责使周围已激发荧光分子发生受激辐射而猝灭荧光，光片等效厚度变薄，从而实现光片轴向分辨率的提高。4.根据权利要求1所述的基于荧光径向涨落算法的三维光片超分辨成像方法，其特征在于，荧光径向涨落算法提升横向分辨率原理，该算法先根据荧光探针随时间的荧光涨落性质，计算其点扩散函数的梯度场，最后根据得到的点扩散函数梯度场的收敛度，可以发现，经过计算之后的点扩散函数向中心收敛，并显著变小，从而实现横向超分辨。此外多张图片的互相关分析也有利于提升图像的信噪比。5.一种利用权利要求1
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4任一所述的基于荧光径向涨落算法的三维光片超分辨成像装置，其特征在于，所述装置包括光束调制模块、光路模块和成像模块，其中：所述光束调制模块包括第一激光器、第二激光器、望远镜系统、螺旋相位板、空间光调制器和反射镜组成；第一激光器是一台低功率的连续光或脉冲激光器用于产生第一波长的激发光，第二激光器是一台连续光或脉冲激光器用于产生第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡雨言，王保举，刘畅，詹求强，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：