一种荧光寿命成像方法及其荧光寿命成像装置

技术特征：
1.一种荧光寿命成像方法，其特征在于，包括以下步骤：设置二维平面扫描区域，在所述二维平面扫描区域内设置扫描点；获取所述二维平面扫描区域的荧光光谱，得到光强处于峰值时所对应的不同波峰波长；根据所述波峰波长大小，获取各个扫描点不同波峰波长时所对应的荧光寿命曲线；根据所述不同波峰波长的所对应的荧光寿命曲线，同时或依次生成不同波峰波长所对应的多光波二维荧光寿命成像、和/或多光波三维荧光寿命成像、和/或二维荧光寿命时间切片成像。2.根据权利要求1所述的荧光寿命成像方法，其特征在于：生成多光波二维荧光寿命成像包括以下步骤：在同一二维平面内，根据各个扫描点不同波峰波长时所对应的荧光寿命曲线获取所对应的荧光寿命值；比较各个荧光寿命值，并获取最大荧光寿命值；根据所述最大荧光寿命值对各个荧光寿命值进行归一化处理，获取各个荧光寿命值的归一化值；将各个荧光寿命值的归一化值转换为图像灰度值；根据各个扫描点在不同波峰波长时的灰度值以及扫描点位置生成多光波二维荧光寿命成像。3.根据权利要求1所述的荧光寿命成像方法，其特征在于：生成多光波三维荧光寿命成像包括以下步骤：在设置二维平面扫描区域前，按一定间隔设置法线方向均平行于样品厚度方向的多个二维平面；分别获取各个二维平面扫描区域的荧光光谱，得到光强处于峰值时所对应的不同波峰波长；根据所述波峰波长大小，获取各个二维平面内、各个扫描点、不同波峰波长所对应的荧光寿命曲线；根据各个二维平面内、各个扫描点、不同波峰波长所对应的荧光寿命曲线获取各个二维平面内、各个扫描点、不同波峰波长所对应的荧光寿命值；比较所述荧光寿命值，并获取最大荧光寿命值；根据所述最大荧光寿命值对各个荧光寿命值进行归一化处理，获取各个荧光寿命值的归一化值；将各个荧光寿命值的归一化值转换为图像灰度值；根据各个扫描点在不同波峰波长时的灰度值以及扫描点二维位置生成同一平面的多光波二维荧光寿命成像；对各个二维平面的二维荧光寿命成像根据所对应的波峰波长进行分类，并根据其厚度方向上的位置依次层叠，从而获得多光波三维荧光寿命成像。4.根据权利要求1所述的荧光寿命成像方法，其特征在于：生成荧光寿命时间切片成像包括以下步骤：同一二维平面中，根据各个扫描点不同波峰波长时荧光所的荧光寿命曲线，得到同一
扫描点、同一波峰波长下、脉冲周期内各个时点所对应的单光子数之和；生成时间切片矩阵表，所述时间切片矩阵表的行或列按照各个扫描点依次排序、列或行按照时间间隔依次排序，单元格内容为所述扫描点在所述时点所对应的单光子数之和；比较所述时间切片矩阵表内各个单光子数之和，并获取最大单光子数之和；根据所述最大单光子数之和对各个单光子数之和进行归一化处理，获取所述单光子数之和的归一化值；将所述单光子数之和的归一化值转换为灰度值，获取同一二维平面内、各扫描点、同一波峰波长下、不同时点的灰度值；根据各个扫描点在不同时点灰度值以及所述扫描点的位置进行成像，获取同一二维平面内、同一波峰波长下，不同时点的荧光寿命时间切片成像。5.根据权利要求2至4任一项所述的荧光寿命成像方法，其特征在于：将所述归一化值转换为灰度值时，将所述归一化值乘以255后其大小为所述灰度值。6.一种荧光寿命成像装置，其特征在于：包括双光子荧光激发单元、激光扫描单元、荧光收集单元和成像分析单元；所述荧光激发单元发射激光后进入所述激光扫描单元，所述激光扫描单元控制所述激光在样品的入射位置；所述荧光收集单元获取荧光光谱，并根据所述荧光光谱获取在不同波峰波长下荧光的单光子数从而生成荧光寿命曲线，所述成像分析单元与所述荧光收集单元电连接，并根据所述不同波峰波长下单光子数获取多光波二维荧光寿命成像、和/或多光波三维荧光寿命成像、和/或荧光寿命时间切片成像。7.根据权利要求6所述的荧光寿命成像装置，其特征在于：所述双光子荧光激发单元包括激光发射器、第一激光校准器和快门；所述激光发射器发射的激光经过所述第一激光校准器进行调整后进入所述快门，然后进入所述激光扫描单元。8.根据权利要求7所述的荧光寿命成像装置，其特征在于：所述激光扫描单元包括反射镜组、透镜组和单轴位移平台；所述反射镜组将从所述快门射出的激光反射到所述透镜组，所述透镜组将激光聚焦到放置在所述单轴位移平台上的样品中使其产生发出诱导荧光；所述透镜组捕获所述诱导荧光并将其发射到所述荧光收集单元。9.根据权利要求8所述的荧光寿命成像装置，其特征在于：所述荧光收集装置包括滤色片、第二激光校准器、光谱采集器、增强电荷耦合器以及光子计数器；所述滤色片设置在所述第二激光校准器与所述透镜组之间；所述第二激光校准器对荧光进行聚焦后使其进入所述光谱采集器中；所述光谱采集器、所述增强电荷耦合器以及光子计数器分别与所述成像分析单元电连接；所述光谱采集器在所述成像分析单元控制下改变从其发射出来的荧光的中心波长；所述增强电荷耦合器用于获取荧光光谱；所述光子计数器用于获取所述单光子数。10.根据权利要求9所述的荧光寿命成像装置，其特征在于：所述光谱采集器包括沿光路依次设置的反射镜、第一准直反射镜、电控分光光栅、第二准直反射镜和光路选择镜；所述反射镜将经所述第二激光校准器聚焦的荧光光束反射到所述第一准直反射镜进行准直，然后进入所述电控分光光栅，然后发射到所述第二准直反射镜，所述光路选择镜将不同波长的光束选择同时或依次发射到所述增强电荷耦合器、和/或所述光子计数器。

技术总结
一种荧光寿命成像方法，包括以下步骤：设置二维平面扫描区域，获取所述二维平面扫描区域内的扫描点；获取所述二维平面扫描区域的荧光光谱，得到光强处于峰值时所对应的不同波峰波长；根据所述波峰波长大小，获取各个扫描点不同波峰波长时荧光所对应的荧光寿命曲线；根据所述不同波峰波长的荧光所对应的荧光寿命曲线，同时或依次生成不同波峰波长所对应的多光波二维荧光寿命成像、和/或多光波三维荧光寿命成像、和/或二维荧光寿命时间切片成像。此外，本发明还提供一种实现上述荧光寿命成像方法的荧光寿命成像装置与现有技术相比较，本发明的荧光寿命显微成像装置能满足多光波荧光样品的测量需要。样品的测量需要。样品的测量需要。


技术研发人员：姜小芳 刘钦 刘颖臻 李琛晖 古豪天
受保护的技术使用者：华南师范大学
技术研发日：2022.08.19
技术公布日：2022/11/18