动态补偿声光扫描实现双色成像的研究

摘要

用于生物学研究的光学成像方法，因其高分辨率和相对较低的成本长期受到生物学家的喜爱和关注。自动化的光学成像方法能以高精度获取精细的三维结构图，解放了生物学家的双手，使得大体积的生物样本成像不再因为频繁的切片、成像、配准操作而占用大量的人力脑力。共聚焦荧光显微光学切片断层成像系统（confocal-fMOST）针对荧光标记的小鼠全脑进行三维精细数据获取，可以获得全脑范围内的神经元长程投射连接图，为神经生物学家研究大脑结构和功能提供了强有力的工具。多色标记成像技术的发展和成熟使得生物学研究更加科学有效，但是当前的共聚焦荧光显微光学切片断层成像系统只能针对单一荧光标记的样本进行数据获取。由于使用基于衍射效应的声光偏转器，扫描的多色光束不能完全重合，因此多色的confocal-fMOST实现在技术上具有难度。
　　本文在共聚焦荧光显微光学切片断层成像系统的基础上，进行成像系统的多色化研究，解决了声光偏转器在多色同时扫描时会存在的偏转角度不一致问题，发展了基于声光偏转器的多色激光束动态补偿同步扫描方法，并运用于系统实现，使得共聚焦荧光显微光学切片断层成像系统可以对两种颜色标记的生物样本进行双通道同时成像。
　　在此基础上，本文也讨论提出了使用转盘实现多色共聚焦荧光显微光学切片断层成像系统的思路，提出了自动化多色成像系统可能的技术方案，并利用生物样本证实其可行性。通过预实验作者发现转盘共聚焦可以对神经元轴突进行分辨，根据应用的不同，本文认为进行亚微米级别的神经突追踪，使用转盘实现自动化的三维多色荧光成像系统具有前景。

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1 绪论

1.1多色成像技术在大脑神经回路研究中的应用

1.2共聚焦荧光成像的技术现状

1.3共聚焦荧光显微光学切片断层成像（Confocal-fMOST）的技术特点

1.4本文的研究内容

2 基于声光偏转器（AOD）的双色激光束重合扫描原理

2.1 实现Confocal-fMOST双色扫描光束重合的问题分析

2.2 基于AOD动态补偿实现双色激光束重合的方法验证

2.3 讨论

2.4 本章小结

3 基于AOD动态补偿实现双色成像的系统

3.1 基于声光偏转器的动态补偿双色成像系统

3.2 讨论

3.3 本章小结

4 总结与展望

4.1全文总结

4.2展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士期间发表的文章

附录2 攻读硕士期间申请的专利