随着生物医学研究对复杂组织结构和功能的深入探索，高分辨率、高信噪比的深组织成像技术变得愈加重要。传统的显微镜技术往往局限于二维、透明的生物薄样本的观测，这在很大程度上无法满足当前生物医学领域对三维深组织体成像的研究需求。光片荧光显微镜凭借其低光损伤、高采集速率、大视场、体成像等优点被生物学家广泛使用。然而，生物组织固有的高散射特性仍然为深层成像带来了巨大的挑战。本文重点介绍了光片荧光显微成像技术在深组织成像领域的最新进展，特别是应对高散射样本挑战的解决策略，旨在为相关领域的研究人员提供有价值的参考，助力其对该前沿技术的最新进展和应用前景的理解。首先，阐述了光片荧光显微镜的基本原理和高散射吸收特性的形成原因及影响；然后，进一步阐明了增加组织穿透深度、应对光散射和吸收等问题的最新进展；最后，探讨了具有大穿透深度和强抗散射能力的光片荧光显微成像技术的发展前景以及潜在应用。

Lipid droplets (LDs) participate in many physiological processes, the abnormality of which will cause chronic diseases and pathologies such as diabetes and obesity. It is crucial to monitor the distribution of LDs at high spatial resolution and large depth. Herein, we carried three-photon imaging of LDs in fat liver. Owing to the large three-photon absorption cross-section of the luminogen named NAP-CF₃ (1.67×10 − 79cm⁶ s²), three-photon fluorescence fat liver imaging reached the largest depth of 80μm. Fat liver diagnosis was successfully carried out with excellent performance, providing great potential for LDs-associated pathologies research.

光学相干层析显微成像(OCM)技术是一种使用相干探测的光学显微成像技术。OCM不仅具有光学相干层析成像技术(OCT)高轴向分辨、高信噪比、无需标记的优势,而且能通过高倍物镜获得高横向分辨能力,能实现微米量级的空间分辨率。首先介绍OCM技术的基本原理和实现方案,然后详细阐述OCM技术的原理以及在国际上的研究进展。针对OCM技术中如何实现超高分辨成像、焦深限制成像深度等问题,对目前该研究领域一些先进的OCM技术进行总结。OCM技术在生物医学、材料检测等领域具有广泛的应用前景。

Rodents are popular biological models for physiological and behavioral research in neuroscience and rats are better models than mice due to their higher genome similarity to human and more accessible surgical procedures. However, rat brain is larger than mice brain and it needs powerful imaging tools to implement better penetration against the scattering of the thicker brain tissue. Three-photon fluorescence microscopy (3PFM) combined with near-infrared (NIR) excitation has great potentials for brain circuits imaging because of its abilities of anti-scattering, deeptissue imaging, and high signal-to-noise ratio (SNR). In this work, a type of AIE luminogen with red fluorescence was synthesized and encapsulated with Pluronic F-127 to make up form nanoparticles (NPs). Bright DCDPP-2TPA NPs were employed for in vivo three-photon fluorescent laser scanning microscopy of blood vessels in rats brain under 1550 nm femtosecond laser excitation. A fine three-dimensional (3D) reconstruction up to the deepness of 600 μm was achieved and the blood flow velocity of a selected vessel was measured in vivo as well. Our 3PFM deep brain imaging method simultaneously recorded the morphology and function of the brain blood vessels in vivo in the rat model. Using this angiography combined with the arsenal of rodent's brain disease, models can accelerate the neuroscience research and clinical diagnosis of brain disease in the future.

针对较厚的组织,普遍采用的自适应光学技术由于其单次校正视场范围有限,空间光调制器或可变形镜的刷新率有限,难以满足大视场范围波前畸变的快速校正,进而难以满足大视场高速成像的需求。结合共轭型自适应光学系统和相干光自适应校正技术,提出了一种并行的波前畸变校正算法,该算法可以在不增加空间光调制器等刷新次数的前提下,通过并行测量多个导引星的波前畸变,实现大视场范围内像差的一次性校正,为生物组织深处的高速、高分辨成像提供一种可行的参考方案。仿真结果表明:在采用9个导引星时,针对5层随机相位屏构成的薄散射介质,该算法单次校正的有效视场约为传统算法的4.7倍;对于120 μm厚的小鼠大脑组织切片样本,单次校正的有效视场约为传统算法的4.6倍。所提算法可以通过增加导引星的数量来进一步增大一次校正的视场范围,并且不会显著增加校正时间,在活体生物样本的大视场成像中具有广阔的应用前景。

随着科学的进步，生命科学的研究对象由单个器官向组织体、离体组织切片及发育过程中的活体胚胎转变。荧光特异性标记的出现，为追踪物质在单细胞、组织体、器官甚至整个胚胎内的转移过程提供了手段。为了实现整个追踪过程，需要对活体胚胎进行无损、非侵入式的亚细胞级别成像，这就对荧光显微技术提出了更高的要求。在传统荧光显微技术基础上发展了光片照明和超分辨荧光显微技术。前者通过选择平面照明方式，只激发探测物镜焦平面附近的样品，因其具有高穿透深度、低漂白和高成像速度而广泛应用于三维活体组织成像；后者利用特殊的光调控手段将显微镜的分辨率提升至纳米水平，成为研究亚细胞水平生命活动的有力**。通过介绍2大技术的发展、融合以及目前所遇到的问题，探究新型的、适宜观察三维厚组织样品亚细胞结构和生命过程的成像方法。

为实现高信噪比(SNR)的深层生物组织成像，结合了激光扫描共聚焦成像技术和近红外(NIR)荧光成像技术，根据近红外荧光成像要求设计了一套激光扫描共聚焦近红外荧光成像实验系统，对注入近红外荧光染料LDS925 小鼠的尾部成像后获得了小鼠尾部近红外荧光图像和近红外共聚焦荧光图像。实验结果表明小鼠尾部近红外共聚焦荧光图像信噪比显著优于小鼠尾部近红外荧光图像，采用均方差和峰谷(PV)值进行评估时，近红外荧光成像荧光信号强度分布的均方差值和PV 值分别为864 和102；共聚焦荧光成像的荧光信号强度分布的均方差值和PV 值分别为1459 和255；进一步表明激光扫描共聚焦成像技术在近红外荧光成像中应用是可行的，可以实现深层组织的高信噪比共聚焦成像。