PCO FLIM技术助力生命科学研究三：pco.flim相机成功用于脑瘤检验成像
2026-06-11 来源:本站 点击次数:21Towards real-time wide-field fluorescence lifetime imaging of 5-ALA labeled brain tumors with multi-tap CMOS cameras
使用Multi-Tap CMOS 相机对 5-ALA 标记的脑肿瘤进行实时宽场荧光寿命成像
使用Multi-Tap CMOS 相机对 5-ALA 标记的脑肿瘤进行实时宽场荧光寿命成像
DAVID REICHERT, MIKAEL T. ERKKILÄ,GERHARD HOLST, NANCY HECKER-DENSCHLAG, MARCO WILZBACH, CHRISTOPH HAUGER, WOLFGANG DREXLER, JOHANNA GESPERGER, BARBARA KIESEL, THOMAS ROETZER, ANGELIKA UNTERHUBER, GEORG WIDHALM, RAINER A. LEITGEB, AND MARCO AND REANA
DOI：doi.org/10.1364/BOE.382817
Biomedical optics express 11.3 (2020): 1598-1616.
First published：26 Feb 2020
【摘要翻译】
基于5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）的荧光引导神经外科手术显著提高了最大安全切除率。5-ALA的荧光寿命成像（FLIM）可以通过其更高的灵敏度进一步促进这一技术发展。神经外科医生在手术中需要实时视觉反馈，然而实时视觉反馈在基于Two-Tap CMOS相机的FLIM方法中受到限制。因此在这篇文章中，我们通过优化重建所需的相位帧数，展示了人类高级别和低级别神经胶质瘤的实时5-ALA FLIM，在宽视场（11.0×11.0 mm2）上具有高达12 Hz的成像速率。与传统的荧光成像相比，实时FLIM增强了弱荧光组织的对比度。
图文节选（1）
3.1.荧光寿命成像系统
使用我们之前文章中描述的基于Two-Tap CMOS相机（pco.flim，PCO AG，德国）的装置进行成像。简而言之，405 nm连续激光器以10 MHz正弦调制，并以50 mW/cm2 照射样品。这远低于ANSI对皮肤最大允许暴露200 mW/cm2强度的限制。然后，发射的荧光被微距摄影头和带通滤波器（665/150 BrightLine HC，Semrock，USA）收集，最后被相机检测。生成的图像显示了一个11.0×11.0 mm2的宏观方形FOV，分辨率为 1008×1008像素。通过在360度内等分采样的16、8和4个单独的相位帧来重建正弦荧光发射，从而获得寿命图。在进行任何测量之前，系统使用固体参考目标进行校准，目标为嵌入在丙烯酸玻璃中的PpIX（由英国伊尔福德的Starna Scientific Ltd定制）。因此，可以校正相位角的强度依赖性和通过飞行时间引入的延迟。此参考步骤使用16 个相位进行。荧光寿命图的计算是随着数据的收集实时进行的。仅使用两个相位帧计算归一化差异图像，由于相机同时用两个收集光信号的电子阱记录，因此仅使用单个传感器即可获得两帧，然后调整相位以产生最大寿命对比度。
图文节选（2）在这篇文章中，我们首次展示了通过减少获取的相位帧的数量，可以使用相机的全部激活区域（1008×1008像素/11.0 mm FOV）以12 Hz的频率可视化5-ALA标记的 HGG。此外，我们发现荧光寿命成像足够敏感，可以可视化LGG中较小的PpIX累积，这是由于研究的组织样本区域显示延长的寿命。这里，4 Hz的可视化频率是可行的。在我们之前的工作中，单次采集最多需要3.2秒 。对于基于时域测量的宏观FLIM系统，已被报道的采集时间为20秒、10到90秒、2分钟和29分钟 。最后，我们可以证明单个传感器读出可以提供与以更高采样密度获取的图像相当的寿命加权高对比度的图像。我们的研究结果表明，Multiple Tap CMOS相机有潜力进行快速实时荧光寿命成像，这是临床适用性的先决条件。
图文节选（3）
图 8. 取自一段在一块蒸熟的猪肉香肠上进行细胞减灭手术模拟的视频的快照。延长的寿命在右侧（FLIM）清楚地描绘了 PpIX的区域，而左侧的荧光强度成像没有显示 PpIX与周围组织之间的任何对比度。成像在12 Hz下进行。
【关于pco.flim】
pco.flim相机系统是第一种采用Two-Tap CMOS成像芯片的荧光寿命成像相机。相机的像素和激发光间的同步使100皮秒至100微秒间的荧光衰减时间的分析成为可能。在1008×1008像素分辨率上，pco.flim最多可以读取45个双帧/秒，且可支持5 kHz – 40 MHz频率范围的调制。
基本参数：
- pco.flim激光器作为落射荧光测量的光源
- 可选择的激光波长和输出功率
- 100 ps到100 µs的寿命测量
- 调制频率从5千赫兹到40兆赫
- 500千赫兹到40兆赫外部调制信号
- 正弦/矩形的调制信号波形
- 像素分辨率1008×1008
- 频域FLIM
- USB 3.0接口
- 量子效率39%
- 动态范围1000:1
- 45双帧/秒 (2 tap读出)
- 可选曝光时间为1 ms到2 s
- 无振动水冷
- 特殊的测量与分析软件
【关于埃赛力达科技Excelitas Technologies Corp.】
埃赛力达是一家技术经验丰富供应商，致力于提供先进的、改善生活的革新技术，为生命科学、先进工业、新一代半导体、航空航天等各终端市场的全世界企业提供服务。公司总部位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡。埃赛力达是光子技术设计、开发和制造领域的重要合作伙伴，为全世界客户提供传感、检测、成像、光学和特种光源方面的前沿创新技术。
广州市元奥仪器有限公司作为埃赛力达在国内的核心代理商，根据用户的不同需求提供具备高性能、高质量的产品，为客户提供专业的方案与报价，欢迎咨询！
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我司凭借多年在成像领域的应用经验与成功案例，我们为您提供各种成像设备与系统产品，科学级CCD相机、高速摄像机、高灵敏度相机、工业相机、超高灵敏度相机、sCMOS科学相机与水下摄像机。主要应用在天文成像、工业成像、光谱成像分析、机器视觉和其他在科研对成像有高要求的测量领域。
我们以专业的知识及热忱的服务，期望为用户提供途径而达到更好的工作效率而努力，本着不断吸收新知的精神，让用户能享用信息科技所带来的便利。努力保持在物理光学、高速摄影、工业检测、分析化学，环境环保等领域的仪器设备各方面上给用户提供全新的技术产品。
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我们所代理的仪器设备已广泛应用于各著名大学、研究单位、工业生产领域、医院等。让我们与新老客户朋友一起，继往开来，与时共进......如对相关产品感到兴趣，欢迎随时联系交流，公司网址：www.gzyaco.com、电话：400-860-2677。
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