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Fast fluorescence lifetime imaging techniques:A review on challenge and development

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Journal of Innovative Optical Health Sciences 2019年第5期12卷 3-29页

作者： Xiongbo Liu danying lin Wolfgang Becker Jingjing Niu Bin Yu Liwei Liu Junle Qu Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong Province College of Physics and Optoelectronic Engineering Shenzhen University Shenzhen 518060 P.R.China Becker&Hickl GmbH Nunsdorfer Ring 7-9 Berlin 12277Germany

Fluorescence lifetime imaging microscopy(FLIM)is increasingly used in biomedicine,material science,chemistry,and other related research fields,because of its advantages of high specificity and sensitivity in monitoring cellular microenvironments,studying interaction between proteins,metabolic state,screening drugs and analyzing their efficacy,characterizing novel materials,and diagnosing early ***,there is a large interest in obtaining FLIM data within an acquisition time as short as ***,there is currently a technology that advances towards faster and faster FLIM ***,the maximum speed of a recording technique is only part of the *** acquisition time of a FLIM image is a complex function of many *** include the photon rate that can be obtained from the sample,the amount of information a technique extracts from the decay functions,the fficiency at which it determines fluorescence decay parameters from the recorded photons,the demands for the accuracy of these parameters,the number of pixels,and the lateral and axial resolutions that are obtained in biological *** from a discussion of the parameters which determine the acquisition time,this review will describe existing and emerging FLIM techniques and data analysis algo-rithms,and analyze their performance and recording speed in biological and biomedical applications.

关键词： Fluorescence lifetime imaging microscopy(FLIM) acquisitin time imaging speed dead time photon fficiency time domain frequency domain scanning wide-field imaging time-correlated single photon counting(TCSPC) gated detection gated image intensifer modulated inage intensifier SPAD array detector

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双光子亚衍射多焦点结构光照明显微研究

中国激光 2023年第15期50卷 22-30页

作者：权小娟张晨爽林丹樱于斌屈军乐深圳大学物理与光电工程学院深圳市光子学与生物光子学重点实验室光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室广东深圳518060

为进一步提高双光子多焦点结构光照明显微技术(2P-MSIM)的空间分辨率,笔者提出并发展了一种双光子亚衍射多焦点结构光照明显微成像方法(2P-sMSIM).首先,通过改进的Gerchberg-Saxton(GS)相位恢复算法设计亚衍射聚焦点阵,生成相位图,利用... 详细信息

为进一步提高双光子多焦点结构光照明显微技术(2P-MSIM)的空间分辨率,笔者提出并发展了一种双光子亚衍射多焦点结构光照明显微成像方法(2P-sMSIM).首先,通过改进的Gerchberg-Saxton(GS)相位恢复算法设计亚衍射聚焦点阵,生成相位图,利用高速相位型空间光调制器产生亚衍射聚焦点阵.通过计算机模拟的仿真实验,探究算法的可行性,并通过对荧光染料溶液的激发成像,证明了每个亚衍射聚焦点阵的平均尺寸为正常衍射受限点阵聚焦点尺寸的80%.其次,将该点阵引入2P-MSIM系统,对固定在BS-C-1细胞内的微管和商用线粒体切片分别进行了超分辨成像实验,证明了在亚衍射聚焦点阵激发下,2P-MSIM的分辨率和成像质量得到了进一步提高,这对于2P-MSIM的发展具有重要意义.

关键词：生物光学多焦点结构光照明显微亚衍射聚焦点阵空间光调制器相位恢复

uorescence microendoscopy imaging based on GRIN lenses with one- and two-photon excitation modes

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Frontiers of Optoelectronics 2015年第2期8卷 177-182页

作者： Wei YAN Xiao PENG danying lin Qi WANG Jian GAO Teng LUO Jie ZHOU Tong YE Junle QU Hanben NIU Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Guangdong Province College of Optoelectronic Engineering Shenzhen University Shenzhen 518060 China Department of Bioengineering Clemson University CU-MUSC Bioengineering Program Charleston 29425 USA

With the rapid development of life sciences, there is an increasing demand for intravital fluorescence imaging of small animals. However, large dimensions and limited working distances of objective lenses in traditional fluorescence microscopes have limited their imaging applications mostly to superficial tissues. To overcome these disadvantages, researchers have developed the graded-index （GRIN） probes with small diameters for imaging internal organs of small animals in a minimally invasive fashion. However, dynamic imaging based on GRIN lens has not been studied extensively. Here, this paper presented a fluorescence endoscopic imaging system based on GRiN lenses using one-photon and two-photon excitation. GRIN lenses with 1.15 mm diameter and 7.65 mm length were used in the system. The images were acquired by a compact laser scanning imaging system with a resonant galvo-mirror system to scan the laser beam and a photomultiplier tube （PMT） to detect fluorescence signals. Experimental results showed that this system using two-photon excitation could implement dynamic fluorescence microendoscopic imaging and monitor the movement of blood flow beneath the skin in anesthetized mice while producing images with higher contrast and signal to noise ratio （SNR） than those using one photon excitation. It would be a useful tool for studying biological processes of small animals or plants in vivo.

关键词： one-photon excitation two-photon excitation,graded-index (GRIN) lens fluorescence micorendoscopy,dynamic imaging

基于双螺旋点扩展函数工程的三维多焦点双光子激光扫描显微技术

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光学学报 2022年第14期42卷 78-84页

作者：任苏霞张晨爽曹慧群林丹樱于斌屈军乐深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室广东深圳518060 深圳大学化学与环境工程学院广东深圳518060

为了进一步提高成像速度和分辨率,提出了基于双螺旋点扩展函数(DH-PSF)工程的多焦点双光子激光扫描显微成像方法和系统(DH-MTPLSM)。在激发光路中,通过高速相位型空间光调制器(SLM)同时实现了三维多焦点阵列的产生和在样品面上的高精度... 详细信息

为了进一步提高成像速度和分辨率,提出了基于双螺旋点扩展函数(DH-PSF)工程的多焦点双光子激光扫描显微成像方法和系统(DH-MTPLSM)。在激发光路中,通过高速相位型空间光调制器(SLM)同时实现了三维多焦点阵列的产生和在样品面上的高精度并行数字寻址扫描;在探测光路中,通过双螺旋相位片将系统探测PSF调制为DH-PSF,从而提供样品的轴向信息,减少轴向扫描层数,进而提高三维成像速度;结合基于DH-PSF的数字重聚焦算法,恢复出不同深度样本的宽场图像,通过单次二维扫描获得样品的三维光切片信息。在此基础上,利用搭建的DH-MTPLSM系统开展了小鼠肾组织切片的双光子成像实验,验证了该方法的快速三维高分辨成像能力,这对于MTPLSM的发展具有重要的意义。

关键词：成像系统荧光显微多焦点双光子激光扫描显微双螺旋点扩展函数数字重聚焦空间光调制器

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双螺旋点扩散函数技术及应用研究进展

激光与光电子学进展 2022年第18期59卷 1-24页

作者：曹博曹慧群林丹樱屈军乐于斌深圳大学物理与光电工程学院生物医学光子学研究中心光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室广东深圳518060 深圳大学电子与信息工程学院广东深圳518060 深圳大学化学与环境工程学院广东深圳518060

双螺旋点扩散函数(DH-PSF)技术通过对成像系统光瞳面波前相位的调控,将系统的PSF改造为DH-PSF,可实现大深度、高精度的三维纳米尺度成像,被广泛应用于生命科学、材料科学、工业检测等领域。详细阐述了DH-PSF技术的基本原理、DH相位片的... 详细信息

双螺旋点扩散函数(DH-PSF)技术通过对成像系统光瞳面波前相位的调控,将系统的PSF改造为DH-PSF,可实现大深度、高精度的三维纳米尺度成像,被广泛应用于生命科学、材料科学、工业检测等领域。详细阐述了DH-PSF技术的基本原理、DH相位片的设计方法及其运用方法,并在此基础上介绍了该方法在深度估计技术、纳米尺度三维单颗粒示踪、超分辨荧光显微技术、新型激光扫描荧光显微技术等领域的应用研究进展,着重讨论了DH-PSF技术在这些应用实例中的优势,为相关领域的研究提供有益的参考。最后,对DH-PSF技术及其应用的发展方向进行展望。

关键词：荧光显微成像超分辨成像双螺旋点扩散函数单颗粒示踪深度估计

Implementation of FLIM and SIFT for improved intraoperative delineation of glioblastoma margin

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Chinese Optics Letters 2017年第9期15卷 20-24页

作者：林丹樱罗腾刘丽炜陆原刘少雄袁振屈军乐 Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Cuangdong Province College of Optoelectronic EngineeringShenzhen UniversityShenzhen 518060China Department of Dermatology The Sixth People's Hospital of ShenzhenShenzhen 518052China Department of Pathology The Sixth People's Hospital of ShenzhenShenzhen 518052China Bioimaging Core Faculty of Health SciencesUniversity of MacaoTaipaMaeau SAR China

The aim of this study is to develop a novel technique for improving the intraoperative margin assessment of glioblastoma by examining the total extrinsic extracellular matrix（ECM） with eosin staining using fluorescence lifetime imaging microscopy（FLIM） and scale-invariant feature transform（SIFT） descriptor analysis. Pseudocolor FLIM images obviously exhibit ECM distributions, changes in sequential sections, and different regions of interest. Meanwhile, SIFT descriptors are first utilized for the discrimination of glioblastoma margins by matching similar ECM regions and extracting keypoint orientations from FLIM images obtained from a series of continuous slices. The findings indicate that FLIM imaging with SIFT analysis of the total ECM is a promising method for improving intraoperative diagnosis of frozen and surgically excised brain specimen sections.

关键词： ECM Implementation of FLIM and SIFT for improved intraoperative delineation of glioblastoma margin

Bliss法在核酸检测分析灵敏度的建立与验证中的应用

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中国医药科学 2023年第13期13卷 145-148页

作者：李海梅林丹英罗必泰南宁中心血站检验科广西南宁530007

目的在核酸检测系统正式投入使用前,通过检测商品化核酸系列分析灵敏度血清盘,应用机率单位加权回归法(Bliss法)计算核酸检测系统的分析灵敏度,验证检测系统在实际使用中的检测性能与厂商声明的一致性,确保核酸检测质量。方法使用新购... 详细信息

目的在核酸检测系统正式投入使用前,通过检测商品化核酸系列分析灵敏度血清盘,应用机率单位加权回归法(Bliss法)计算核酸检测系统的分析灵敏度,验证检测系统在实际使用中的检测性能与厂商声明的一致性,确保核酸检测质量。方法使用新购进的基立福(GRIFOLS)全自动核酸检测系统对商品化核酸系列分析灵敏度血清盘全部样本进行单人份检测,应用Bliss法进行概率单位(Porbit)回归分析,分别计算乙型肝炎病毒(HBV)、丙型肝炎病毒(HCV)、人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)三个项目的95%检出限,并比较其与厂商声明的一致性。结果GRIFOLS全自动核酸检测系统HBV、HCV、HIV-1三个项目的分析灵敏度分别为3.97、2.12、11.60 IU/ml,均优于厂商声明的分析灵敏度。结论Bliss法能够应用于核酸检测分析灵敏度的计算,了解核酸检测系统的实际最低检出能力,直观判断核酸检测系统分析灵敏度是否达到预期要求。

关键词： Bliss法核酸检测灵敏度血清盘 95%检出限

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利用Matlab GUI实现光学信息处理教学实验的动态模拟

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物理与工程 2013年第3期23卷 21-25页

作者：林丹樱深圳大学光电工程学院广东深圳518060

以"空间频谱的观察与分析"和"空间滤波"两个实验为例,利用Matlab及其图形用户界面(GUI)模块设计模拟实验,实现光学信息处理教学实验的动态模拟,不仅可以方便地在课堂上进行演示,使演示实验与理论讲解能够灵活地穿插进行,而且能通过现场... 详细信息

以"空间频谱的观察与分析"和"空间滤波"两个实验为例,利用Matlab及其图形用户界面(GUI)模块设计模拟实验,实现光学信息处理教学实验的动态模拟,不仅可以方便地在课堂上进行演示,使演示实验与理论讲解能够灵活地穿插进行,而且能通过现场调节实验参数、动态显示实验结果、分析实验参数影响等环节加深学生对相关概念和原理的理解,对提高光学信息处理课程的教学效果起到很好的辅助作用.

关键词：光学信息处理傅里叶光学 Matlab GUI 教学实验模拟

沉默信息调节因子2相关酶1在急性呼吸窘迫综合征/急性肺损伤中的研究进展

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中国急救医学 2024年第5期44卷 454-458页

作者：郦弈帆张丹颖李文放林兆奋上海长征医院急诊与危重症医学科上海200003

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)/急性肺损伤(ALI)是以不可控炎症反应导致肺泡屏障损伤为发病机制的临床疾病。肺部严重炎症反应时,肺泡内皮细胞和上皮细胞屏障破坏,引起微血管屏障通透性增加,进而导致肺水肿。因此,炎症介质的过度生成在破坏... 详细信息

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)/急性肺损伤(ALI)是以不可控炎症反应导致肺泡屏障损伤为发病机制的临床疾病。肺部严重炎症反应时,肺泡内皮细胞和上皮细胞屏障破坏,引起微血管屏障通透性增加,进而导致肺水肿。因此,炎症介质的过度生成在破坏肺泡-毛细血管屏障和通透性中起着关键作用。沉默信息调节因子2相关酶1(SIRT1)可通过去非组蛋白/组蛋白的去乙酰化作用影响细胞代谢、基因转录、细胞凋亡、炎症反应等生物学过程,减轻肺损伤严重程度。本文将近年来有关SIRT1在各种肺损伤模型下作用的研究进展进行综述,以期能够通过SIRT1对ARDS/ALI的治疗提供新思路。

关键词：急性呼吸窘迫综合征(ARDS) 急性肺损伤(ALI) 沉默信息调节因子2相关酶1(SIRT1) 炎症通路氧化应激细胞凋亡