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内容形式：摘要译文
荧光寿命成像显微术（FLIM）能够提供与浓度无关的定量对比，用于探测分子相互作用、生化环境和细胞生理状态。然而，为获得足够的时间分辨光子统计数据，FLIM的成像速度本质上较慢，限制了其在动态生物学过程研究中的应用。在钙信号传导和囊泡运输等活细胞应用中，采集时间可能超过相关生物学过程的时间尺度，导致时间平均效应、运动伪影和瞬态信息丢失。因此，需要开发能够提高FLIM采集速度、同时保持寿命定量准确性的方法。本文报道了一种高速压缩式多光子荧光寿命成像技术（TomoFLIM）。该技术利用以层析投影方式扫过样品的线焦点激发双光子荧光，并通过时间相关单光子计数采集带时间标签的荧光信号。时间分辨荧光数据采用Lucy–Richardson反卷积进行重建，随后利用计算高效的质心法寿命估计器估算荧光寿命。此外，基于物理信息的神经网络TomoFLIM Net可直接从压缩的时间分辨层析投影数据中重建荧光强度和寿命。利用经过荧光寿命标定的微球和生物样本，将TomoFLIM与光栅扫描荧光寿命测量进行了基准比较。结果表明，在压缩率超过90%的条件下，重建图像与参考图像之间的皮尔逊相关系数仍高于80%。采用光栅扫描FLIM需60 s采集的数据集，使用TomoFLIM仅需3.75 s即可复现，实现了16倍的帧率提升，并等比例减少了累积暗
计数。TomoFLIM Net 成功恢复了实验中不同的微球寿命群体，展示了从压缩测量数据直接生成定量寿命图的途径。因此，TomoFLIM 在动态生物过程的快速活细胞成像方面具有巨大潜力，包括对浑浊生物样本深部的成像。
关键词：多光子荧光寿命成像 · 压缩层析成像 · 时间相关单光子计数 · 荧光寿命估计 · 物理信息神经网络 · 活细胞成像
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.11.750847v1?rss=1