比較兩表格中的相關(guān)參數(shù)可以看出,，基于分子光學(xué)標(biāo)記的成像技術(shù)已經(jīng)在生物活檢和基因表達(dá)規(guī)律方面展示了較大的優(yōu)勢(shì)。例如,，正電子發(fā)射斷層成像（PET）可實(shí)現(xiàn)對(duì)分子代謝的成像,，空間分辨率∶1-2mm，時(shí)間分辨率;分鐘量級(jí),。與PET比較,，光學(xué)成像的應(yīng)用場(chǎng)合更廣（可測(cè)量更多的參數(shù)，請(qǐng)參見(jiàn)表1-1）,，且具有更高的時(shí)間分辨率（秒級(jí)），空間分辨率可達(dá)到微米,。因此,，二者相比，雖然光學(xué)成像在測(cè)量深度方面不及PET,，但在測(cè)量參數(shù)種類(lèi)與時(shí)空分辨率方面有一定優(yōu)勢(shì),。對(duì)于小動(dòng)物（如小白鼠）研究來(lái)說(shuō)，光學(xué)成像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)小動(dòng)物整體成像和在體基因表達(dá)成像,。例如,，初步研究表明，熒光介導(dǎo)層析成像可達(dá)到近10cm的測(cè)量深度;基于多光子激發(fā)的顯微成像技術(shù)可望實(shí)現(xiàn)小鼠體內(nèi)基因表達(dá)的實(shí)時(shí)在體成像,。多光子顯微鏡技術(shù)的優(yōu)勢(shì)如何,？又有哪些應(yīng)用？美國(guó)在體多光子顯微鏡供應(yīng)商

世界多光子激光掃描顯微鏡產(chǎn)業(yè)主要布局在德國(guó)和日本,，德國(guó)是以徠卡顯微系統(tǒng)和蔡司為,，而日本以尼康和奧林巴斯公司為，2020年,，上述企業(yè)占據(jù)著世界多光子激光掃描顯微鏡市場(chǎng) 64.44%的市場(chǎng)份額,，其發(fā)展戰(zhàn)略左右著多光子激光掃描顯微鏡市場(chǎng)的走向。目前世界市場(chǎng)對(duì)多光子激光掃描顯微鏡的需求在增長(zhǎng),，中國(guó)市場(chǎng)這方面的需求增長(zhǎng)更快,，未來(lái)五年多光子激光掃描顯微鏡市場(chǎng)的發(fā)展在中國(guó)將具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?guó)內(nèi)顯微鏡制造市場(chǎng)目前斷層嚴(yán)重,。目前我國(guó)顯微鏡行業(yè)發(fā)展缺乏技術(shù)沉淀,，20 年以上經(jīng)營(yíng)積累的企業(yè)十分稀缺，深度精密制造,、光學(xué)重要部件設(shè)計(jì)及工藝嚴(yán)重制約產(chǎn)業(yè)升級(jí),。目前中國(guó)顯微鏡中如多光子顯微鏡,、共聚焦掃描和電子顯微鏡等主要集中在徠卡顯微系統(tǒng)、蔡司,、尼康,、奧林巴斯等國(guó)外企業(yè)。國(guó)內(nèi)具備生產(chǎn)顯微鏡能力的企業(yè)屈指可數(shù),，若國(guó)內(nèi)顯微鏡企業(yè)能打破技術(shù)壁壘,，切入顯微鏡市場(chǎng)，企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)將騰躍至一個(gè)更高的格局,。多光子顯微鏡研究雙光子熒光顯微鏡是結(jié)合了激光掃描共聚焦顯微鏡和雙光子激發(fā)技術(shù)的一種新技術(shù),。

多束掃描技術(shù)可以同時(shí)對(duì)神經(jīng)元組織的不同位置進(jìn)行成像該技術(shù)：對(duì)兩個(gè)遠(yuǎn)距離（相距大于1-2 mm）的成像部位，通常使用兩條單獨(dú)的路徑進(jìn)行成像,；對(duì)于相鄰區(qū)域,，通常使用單個(gè)物鏡的多光束進(jìn)行成像。多光束掃描技術(shù)必須特別注意激發(fā)光束之間的串?dāng)_問(wèn)題,，這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)事后光源分離方法或時(shí)空復(fù)用方法來(lái)解決,。事后光源分離方法指的是用算法來(lái)分離光束消除串?dāng)_；時(shí)空復(fù)用方法指的是同時(shí)使用多個(gè)激發(fā)光束,，每個(gè)光束的脈沖在時(shí)間上延遲,，這樣就可以暫時(shí)分離被不同光束激發(fā)的單個(gè)熒光信號(hào)。引入越多路光束就可以對(duì)越多的神經(jīng)元進(jìn)行成像,，但是多路光束會(huì)導(dǎo)致熒光衰減時(shí)間的重疊增加,，從而限制了區(qū)分信號(hào)源的能力；并且多路復(fù)用對(duì)電子設(shè)備的工作速率有很高的要求,；大量的光束也需要更高的激光功率來(lái)維持近似單光束的信噪比,，這會(huì)容易導(dǎo)致組織損傷。

使用基因編碼的熒光探針可以在突觸和細(xì)胞分辨率下監(jiān)測(cè)體內(nèi)神經(jīng)元信號(hào),，這是揭示動(dòng)物神經(jīng)活動(dòng)復(fù)雜機(jī)制的關(guān)鍵,。使用雙光子顯微鏡（2PM）可以以亞細(xì)胞分辨率對(duì)鈣離子傳感器和谷氨酸傳感器成像，從而測(cè)量不透明大腦深處的活動(dòng),；成像膜電壓變化能直接反映神經(jīng)元活動(dòng),，但神經(jīng)元活動(dòng)的速度對(duì)于常規(guī)的2PM來(lái)說(shuō)太快。目前電壓成像主要通過(guò)寬場(chǎng)顯微鏡實(shí)現(xiàn),，但它的空間分辨率較差并且于淺層深度,。因此要在不透明的大腦中以高空間分辨率對(duì)膜電壓變化進(jìn)行成像，需要明顯提高2PM的成像速率,。利用多光子顯微鏡的光遺傳學(xué)操作能力,，我們可以對(duì)某類(lèi)神經(jīng)元的ji活和失活進(jìn)行高精度的操作。

國(guó)內(nèi)顯微鏡制造市場(chǎng)目前斷層嚴(yán)重,。目前我國(guó)顯微鏡行業(yè)發(fā)展缺乏技術(shù)沉淀,，20年以上經(jīng)營(yíng)積累的企業(yè)十分稀缺,，深度精密制造、光學(xué)主要部件設(shè)計(jì)及工藝嚴(yán)重制約產(chǎn)業(yè)升級(jí),。目前中國(guó)顯微鏡中如多光子顯微鏡,、共聚焦掃描和電子顯微鏡等主要集中在徠卡顯微系統(tǒng)、蔡司,、尼康,、奧林巴斯等國(guó)外企業(yè)。國(guó)內(nèi)具備生產(chǎn)顯微鏡能力的企業(yè)屈指可數(shù),，若國(guó)內(nèi)顯微鏡企業(yè)能打破技術(shù)壁壘,，切入顯微鏡市場(chǎng)，企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)將騰躍至一個(gè)更高的格局,。未來(lái)國(guó)產(chǎn)多光子激光掃描顯微鏡替代空間大,。目前中國(guó)使用的多光子激光掃描顯微鏡幾乎被徠卡顯微系統(tǒng)、蔡司,、尼康和奧林巴斯壟斷,。國(guó)內(nèi)有能力開(kāi)始生產(chǎn)多光子激光掃描顯微鏡的企業(yè)極少，若國(guó)內(nèi)能夠制造出高性能,、高可靠性的多光子激光掃描顯微鏡，無(wú)異是會(huì)面臨極大的市場(chǎng)機(jī)遇,。OCT可以用于損傷修復(fù)監(jiān)測(cè),。Yeh等用OCT、多光子顯微鏡,。Ultima Investigator多光子顯微鏡焦點(diǎn)激發(fā)

全球多光子顯微鏡主要消費(fèi)地區(qū)分析,，包括消費(fèi)量及份額等。美國(guó)在體多光子顯微鏡供應(yīng)商

    基于多光子顯微鏡的神經(jīng)成像技術(shù)原理：多光子顯微鏡可用于深度成像和三維成像,，因此可用于拍攝不透明的厚樣品,。目前主要使用的多光子顯微鏡包括雙光子顯微鏡和三光子顯微鏡。雙光子顯微鏡的結(jié)構(gòu)與共焦類(lèi)似,，區(qū)別在于：1)雙光子顯微鏡的激發(fā)光波長(zhǎng)比共焦長(zhǎng),，能量較低，但穿透能力較強(qiáng),；2)雙光子顯微鏡沒(méi)有小孔,，提高了檢測(cè)效率；3)雙光子顯微鏡成像深度較快提高,。那么,，為什么雙光子能具有共焦顯微鏡所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)呢？原因是它采用雙光子激發(fā)方式,。使用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的激發(fā)光子,，光子的能量較低,，因此電子需要吸收兩個(gè)這樣的激發(fā)光子才能達(dá)到激發(fā)態(tài)，從而釋放出一個(gè)熒光光子,。因此,，熒光信號(hào)的強(qiáng)度與光強(qiáng)的平方成正比。因?yàn)榻裹c(diǎn)處的光強(qiáng)較大,，只能在焦點(diǎn)處激發(fā)熒光,。波長(zhǎng)越長(zhǎng)，穿透力越強(qiáng),，因此雙光子顯微鏡的成像深度大于共焦顯微鏡,。由于兩個(gè)光子只在焦點(diǎn)激發(fā)熒光，不需要小孔,，而是將所有的熒光都收集起來(lái),，提高了檢測(cè)效率。三光子顯微鏡的原理類(lèi)似于雙光子顯微鏡,，利用三個(gè)激發(fā)光子可以實(shí)現(xiàn)更深的成像深度,。由于使用了更長(zhǎng)的激發(fā)波長(zhǎng)，穿透能力更強(qiáng),，成像深度更大,。此外，由于較強(qiáng)的非線性效應(yīng),，熒光信號(hào)的強(qiáng)度與光強(qiáng)的立方成正比,，因此比雙光子具有更低的非聚焦激發(fā)和背景噪聲。 美國(guó)在體多光子顯微鏡供應(yīng)商