Формирование сигнала двухфотонной флуоресцентной микроскопии в условиях сильного рассеяния: теоретическое и численное моделирование

В рамках теории переноса излучения и с помощью моделирования методом Монте-Карло проанализировано влияние рассеяния в среде и размеров детектирующей диафрагмы на формирование флуоресцентного сигнала в стандартных установках двухфотонной флуоресцентной микроскопии (ДФМ). Теоретический анализ базируется на малоугловом диффузионном приближении уравнения переноса излучения, адаптированном для расчета распространения сфокусированного ИК излучения в средах, близких по оптическим свойствам к биологическим тканям. Точность модели оценена с помощью сравнения рассчитанной интенсивности накачки в сильнорассеивающей среде с результатами численного моделирования методом Монте-Карло. Для Монте-Карло-моделирования остросфокусированного гауссова пучка использован квазилучевой подход, позволивший корректно учесть конечный размер перетяжки и форму пучка. Показано, что в комбинированных установках конфокальной и двухфотонной флуоресцентной сканирующей микроскопии, не оснащенных внешним "недесканирующим" детектором, рассеяние существенно сказывается как на эффективности нелинейного возбуждения в глубине среды, так и на собирающей способности системы. В таких установках скорость уменьшения полезного сигнала ДФМ с глубиной оказывается в 1.5 — 2 раза выше, чем в установках, оснащенных "недесканирующим" детектором.