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深圳大学研究团队在生物医学光学成像领域取得系列进展
2026年01月06日 13:40:55
来源：化工仪器网 作者：宋池 点击量：5084
深圳大学屈军乐教授团队在生物光学成像领域取得系列进展。研究一：与清华大学合作，提出基于Transformer神经网络的新方法，显著提升双光子显微镜在活体小鼠脑组织中的成像深度。研究二：提出Phasor-FSTM新方法，仅用单波长激光即可实现活细胞多色超分辨成像，并可持续观测细胞器动态超20分钟。
近期，深圳大学医学光子学创新研究院屈军乐教授团队在深层生物组织成像与活细胞多色超分辨成像技术方面取得两项重要研究进展，相关成果已分别发表于国际权威学术期刊。
一、 基于深度学习的深层组织成像去散射技术取得突破
屈军乐教授团队与清华大学精仪系孔令杰教授团队合作，在深层生物组织成像方面提出新方法。该研究针对生物组织内光散射严重制约成像深度与质量的难题，开发了一种基于双重注意力网络(DA-net)的去散射新方法。
该方法主要利用模拟数据进行训练，并通过引入动态散射系数来更真实地模拟活体组织的复杂散射特性。研究表明，该方法无需增加额外光学硬件模块，即可实现对强散射环境下获取的双光子荧光图像的端到端去散射与恢复，从而显著提升成像深度与图像清晰度。
实验验证显示，该方法在离体脂滴样本中的成像深度可达约1300微米。在活体小鼠脑部实验中，该方法实现了对脑血管结构约950微米深度、对星形胶质细胞约500微米深度的高质量成像。
该项研究成果以“Descattering and image restoration with a transformer-based neural network in deep tissue imaging”为题，于2025年10月21日在线发表于《美国科学院院刊》(PNAS)。
二、 新型多色超分辨成像方法实现活细胞长时程观测
在超分辨成像技术方面，屈军乐教授团队提出了一种名为“Phasor-FSTM”的新方法。该方法旨在解决多色标记与超分辨成像整合时面临的光谱串扰、光漂白、光毒性及技术复杂性等挑战。
Phasor-FSTM方法通过时间分辨探测获取光子的时空编码信息，利用相量分析同步分离多种荧光寿命组分，并结合荧光时空调制技术实现超分辨图像重建。其技术特点在于，仅需单一波长激光激发和单通道探测，便可在常规激光扫描共聚焦显微镜平台上实现活细胞的多色超分辨成像。
据论文报道，该方法成像分辨率可达约λ/5(λ为激发光波长)，并成功对活细胞内的细胞器动态相互作用过程进行了超过20分钟的持续观测。
该项研究成果以“Phasor-FSTM: a new paradigm for multicolor super-resolution imaging of living cells based on fluorescence modulation and lifetime multiplexing”为题，于2025年1月3日发表于《光：科学与应用》(Light: Science & Applications)。
以上研究进展为生物医学领域深入观测活体深层组织微观结构和活细胞动态过程提供了新的成像技术手段。
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