倒置型光片熒光顯微成像及圖像分析技術(shù)研究.pdf

1、隨著生物研究的發(fā)展，越來越多的活體研究需要以更快的速度和更高的分辨率來觀察生物的動態(tài)活動，特別是在免疫細(xì)胞蛋白活動追蹤、線蟲胚胎后期發(fā)育以及其他發(fā)展生物學(xué)的研究中，迫切需要高時空分辨率的三維成像技術(shù)。光片熒光顯微成像技術(shù)(Light Sheet Fluorescence Microscopy，LSFM或者Selective PlaneIllumination Microscopy，SPIM)通過對光片激發(fā)熒光的寬場成像，該技術(shù)綜合了成像

2、的速度和空間分辨率的優(yōu)勢，同時以極小的光損傷和光漂白，廣泛應(yīng)用于生物樣品的長時間動態(tài)活體三維成像。
　　本文圍繞倒置型LSFM技術(shù)，結(jié)合具體的生物應(yīng)用，在顯微鏡的搭建、圖像重建和圖像分析等方面展開相關(guān)的技術(shù)探索工作。本文的主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)如下:
　　1.在顯微鏡系統(tǒng)的搭建方面，首先采用數(shù)值孔徑高、低搭配的物鏡組合，設(shè)計并搭建了非對稱雙視角倒置光片熒光顯微鏡系統(tǒng)，在實現(xiàn)光片掃描采集成像的同時，也實現(xiàn)了平臺掃描采集成像，并對系統(tǒng)的

3、性能進(jìn)行了測試。其次，針對熒光蛋白的熒光各向異性(Fluorescence Anisotropy，F(xiàn)A)，設(shè)計并搭建了熒光各向異性成像的顯微鏡系統(tǒng)，并首次對線蟲胚胎進(jìn)行長時間的FA三維動態(tài)成像，研究了其肌球蛋白在胚胎發(fā)育過程中的磷酸化過程。
　　2.在圖像重建方面，雙視角光片熒光顯微鏡圖像的三維重建往往耗時巨大，本文通過CUDA編程對重建過程中配準(zhǔn)和聯(lián)合去卷積算法進(jìn)行GPU加速，使其適于對批量大數(shù)據(jù)的重建。同時，針對三維斷層相位顯