29、深度学习集成多光子显微镜技术解析

深度学习集成多光子显微镜技术解析

1 引言

光学显微镜，也叫光学显微镜，通过让可见光穿过样本或从样本反射，再经过单透镜或多透镜来放大样本。图像可以用肉眼观察，也能记录在照相底片上，还能进行数字捕捉。

1.1 显微镜类型

• 光学显微镜 ：由单透镜及其附件，或透镜系统和成像设备，以及必要的照明、样品台和支架组成。数字显微镜是其最新发展，它使用CCD相机聚焦感兴趣的展品，无需目镜，图像直接显示在电脑屏幕上。
• 荧光显微镜 ：利用荧光产生图像，通过光学切片提高荧光图像分辨率。用特定波长的光照射荧光团，使其吸收后发射出更长波长的光。使用光谱发射滤光片区分照明光和微弱的发射荧光，滤光片和二向色分束器需与用于标记标本的荧光团的光谱激发和发射特性相匹配，一次只能成像一种荧光团（颜色）的分布，要创建多种荧光团的多色图像，需将多个单色图像组合。
• 双光子显微镜（TPM） ：其荧光成像技术可对厚度达1毫米的活组织进行成像。与标准荧光显微镜不同，双光子激发需要两个波长比发射光长的光子同时激发，常用近红外（NIR）激发光，也能激发荧光染料。
• 多光子显微镜（MPM） ：工作原理与TPM类似，但涉及更多光子。它有诸多优点，能改善深度成像，可深入组织1.5毫米，在双光子激发的较长波长下提高图像对比度，散射系数比单光子激发波长低，避免了离焦漂白，且由于使用较长波长，光毒性较小，允许更长的成像时间。

1.2 机器学习算法在显微镜图像中的应用