Intravital fluorescence microscopy has been actively applied in cell biology including cell dynamics thanks to its capability of acquiring high-resolution images of live animals. However, the motion artifacts induced by the cardiorespiratory motions result in the limitations of wider range of application. In this thesis, the repetitive axial movement of the sample is estimated during each electrocardiogram cycle by scanning the sample with an electrically tunable lens (ETL) at high frequency. The estimated motion is sent back to the ETL making the focus plane remain on the moving sample. The high-resolution images can be obtained even during the moving instant using this method. System configuration for the dynamic focusing, signal processing, and the optimized conditions for high quality images are delineated in detail. The proposed method allows minimally invasive motion compensation, which can be utilized in longitudinal studies, and will further broaden the application area of intravital imaging into moving organs.
생체 내 형광성 현미경은 살아 있는 생물의 조직을 고해상도 이미지로 획득할 수 있다는 강점이 있어 세포 역학 분야에서 활발히 활용되어 오고 있다. 그러나 살아 있는 생물에서 필연적으로 수반되는 호흡과 심박에 의한 움직임이 고해상도 이미지 획득을 제한한다. 본 학위논문에서는 실험동물의 심전도를 측정하여 각 심박 주기마다 발생하는 규칙적인 움직임을 초점 가변 렌즈로 빠르게 스캔하여 추정하고, 해당 움직임대로 초점을 이동시켜주어 조직이 움직이는 동안에도 고해상도 이미지를 획득할 수 있는 기술을 제안한다. 동적 초점 시스템 기술 구현을 위한 시스템 구성, 신호 처리, 그리고 이미지 획득 최적 조건 등을 다룬다. 해당 기술은 조직에 최소화로 침습하여 세포 추적 연구에 효과적으로 활용될 수 있고, 움직이는 순간에도 고해상도 이미지 획득이 가능하여 기존까지는 제한받았던 생체 내 형광성 현미경의 활용 분야를 넓혀줄 것이다.
