[发明专利]一种高速三维双光子荧光成像系统及其成像方法和应用

权利要求书

1.一种高速三维双光子荧光成像系统，其特征在于：所述高速三维双光子荧光成像系统包括双光子显微镜、近红外飞秒激光器、X轴扫描装置、Y轴扫描装置、Z轴扫描装置和图像识别装置；

所述X轴扫描装置设置为包括共振扫描镜，所述共振扫描镜用于实现所述双光子显微镜对检测样品X轴方向的扫描，且该共振扫描镜设置为电性连接所述图像识别装置；

所述Y轴扫描装置设置为包括检流计扫描镜，所述检流计扫描镜实现了检测样品Y轴方向的线性扫描，且该检流计扫描镜设置为电性连接所述图像识别装置；

所述Z轴扫描装置设置为包括高速压电扫描装置，所述高速压电扫描装置设置为通过振动物镜实现高数值孔径聚焦光斑沿Z轴方向的移动，且该高速压电扫描装置设置为电性连接所述图像识别装置，所述高速压电扫描装置用于实现Z轴方向的线性扫描；

所述图像识别装置设置为包括图像采集部分、信息处理部分和控制部分，所述图像采集部分设置为采集所述共振扫描镜、所述检流计扫描镜与所述高速压电扫描装置对检测样品的扫描信息，且该图像采集部分设置为将采集信息传递至所述信息处理部分，由所述信息处理部分将数据信息反馈至所述控制部分，所述控制部分根据反馈信息控制所述共振扫描镜、所述检流计扫描镜与所述高速压电扫描装置的工作情况，从而完成对整个样品的检测。

2.根据权利要求1所述的高速三维双光子荧光成像系统，其特征在于：所述共振扫描镜设置为每秒完成32000条扫描线的双向扫描方式。

3.根据权利要求1所述的高速三维双光子荧光成像系统，其特征在于：所述高速压电扫描装置设置为100um、80um以及40um的线性扫描范围。

4.根据权利要求1所述的高速三维双光子荧光成像系统，其特征在于：所述近红外飞秒激光器的激光光源设置为800nm波长，其脉冲宽度为100fs，且投射至检测样品的光功率为10-20mW。

5.一种高速三维双光子荧光成像系统的成像方法，其特征在于：包括如下成像步骤：

步骤一、所述图像识别装置控制所述共振扫描镜与所述检流计扫描镜对成像目标进行逐层X-Y方向二维扫描；

步骤二、对成像目标进行逐层X-Y方向二维扫描过程中，每隔2um，所述图像识别装置控制所述高速压电扫描装置沿Z轴方向对成像目标进行扫描，从而实现将大量二维扫描图像沿Z轴方向的堆叠，以重建出三维形态学图像；

步骤三、在重建出的三维形态学图像的成像数据中进行识别和人工确定选择部分；

步骤四、通过所述图像识别装置计算出步骤三中选择部分的三维扫描轨迹；

步骤五、根据计算出的三维扫描轨迹进行第二次扫描，即重复步骤一与步骤二，实现选择部分的成像。

6.一种高速三维双光子荧光成像系统的应用，其特征在于：所述高速三维双光子荧光成像系统的应用设置为实时记录视觉皮层神经细胞群兴奋时产生的钙信号的变化。