آندوسکوپی در نوک فیبر

محققان آلمان و انگلیس سیستم آندوسکوپی برای تصویربرداری فلورسانس با وضوح بالا در داخل بدن در داخل نوک فیبر نوری چند حالته ایجاد کرده اند. سیستم تصویربرداری برای افزایش سرعت تصویربرداری و بهبود کیفیت تصویر از روشهای جدیدی برای کنترل هولوگرافی انتشار نور در رسانه های پیچیده مانند مغز استفاده می کند.

محققان با موفقیت سیستم تصویربرداری با حداقل تهاجمی خود را در مناطق با عمق مغز در مدل های موش زنده نشان دادند.

این تیم به سرپرستی Tomas Cizmar از لایبنیتس-انستیتوی فناوری فوتونیک آلمان ، و ناتالی روشهورت از دانشگاه ادینبورگ ، انگلستان ، بر این باورند که سیستم تصویربرداری می تواند دانشمندان را قادر سازد تا اطلاعات بیشتری در مورد عملکرد نورونها در مغز بیدار و رفتار حیوانات بدون آسیب رساندن به بافت اطراف. به گفته محققان ، این فناوری روزی می تواند برای تحقیقات در مورد احساس حسی ، شکل گیری حافظه و بیماری های مغزی مانند آلزایمر مفید باشد.

آندوسکوپی هولوگرافی

روشهای آندوسکوپی کنونی ، که بر اساس هم الیاف نوری بهم پیوسته یا لنزهای با شاخص درجه بندی شده است ، قادر به تصویربرداری درون سلولی هستند اما برای استفاده در مغز ایده آل نیستند زیرا اندازه نسبتاً حجیم آنها می تواند باعث آسیب به بافتهای اطراف شود. روشهای تصویربرداری بیرونی مانند تصویربرداری با رزونانس مغناطیسی (MRI) غیر تهاجمی هستند اما به اندازه کافی قدرتمند نیستند تا بتوانند ساختارهای عصبی کوچک در مغز را ضبط کنند.

پیشرفت های در تعدیل کننده های هولوگرافیک تحت کنترل کامپیوتر ، می گوید: آلمانی U.K. تیم ، ممکن است با ایجاد تصویربرداری فلورسانس با وضوح بالا از طریق یک فیبر نوری چند باریک بسیار نازک (MMF) ، این معامله را بین اندازه سیستم و وضوح تصویربرداری از بین ببرد. سیستم جدید آندوسکوپ هولوگرافی شامل یک دستگاه میکرومویه خطی دیجیتال (DMD) است ، که دارای برآمدگی دامنه باینری مبتنی بر رویکرد هولوگرام لی است ، که به عنوان یک تعدیل کننده نور فضایی رفتار می کند. DMD در ماژول شکل دهی سیستم قرار دارد و بطور هولوگرافیک فاز و دامنه انتشار نور را از طریق MMF و بافت مغز کنترل می کند ، و این امکان را برای تصاویر با کیفیت بالاتر و سرعت سریع تر به دست می آورد.

همه اش را بگذار کنار هم

سیستم آندوسکوپی مبتنی بر MMF شامل یک پروب آندوسکوپی ، لیزر ، ماژول شکل دادن به پرتو ، یک ماژول کالیبراسیون و یک ماژول نمونه است. این کاوشگر یک MMF با قطر 50 میکرون استاندارد است. منبع نور یک لیزر حالت جامد با فرکانس دیود با فرکانس 532 نانومتر است که می تواند یک پرتوی قطبی موج یا خطی قطبی ایجاد کند. ماژول شکل دهی پرتو شامل DMD است تا به طور هولوگرافیکی فاز میدانهای نوری همراه با فیبر را کنترل کند.

با استفاده از ماژول کالیبراسیون ، DMD در ماژول شکل دهی پرتو به سیستم کمک می کند تا نور لیزری را که از طریق مسیر نوری سیستم در هواپیماهای کانونی مختلف در انتهای MMF پخش می شود ، توصیف کند. این توصیف به ماتریس انتقال سیستم (TM) گفته می شود. حدود دو دقیقه طول می کشد تا سیستم بتواند TM را تولید کند و حدود 7000 الگوی مدولاسیون فاز را برای همه کانونها در میدان دید 50 میکرون MMF (FOV) محاسبه کند. پس از اتمام کالیبراسیون و ذخیره داده ها در تراشه حافظه DMD ، ماژول کالیبراسیون را می توان با ماژول نمونه جایگزین کرد.

این محقق می گوید با وجود ماژول نمونه موجود ، سیستم می تواند با وضوح 1 میکرومتر از طریق FOV 50 میکرومتر دست یابد و تصاویر 7 کیلوپیکسلی را با سرعت 3.5 فریم در ثانیه ایجاد می کند.

تصویربرداری داخل بدن از مغزهای عمیق

محققان ، سیستم آندوسکوپی مبتنی بر MMF را بر روی مدلهای زنده و بیحسی موش که دارای نورونهای مهاری در مغز هستند نشانه گذاری کرده اند و دارای مارکر فلورسنت قرمز هستند. طبق گزارش ها ، آنها از سلولهای عصبی فردی و فرآیندهای عصبی - اشیاء با قطر 10 تا 2 میکرومتر در قشر بینایی مغز و هیپوکامپ گرفته شده اند ، با حداقل تأثیر در ساختار و عملکرد نواحی اطراف مغز. این سیستم همچنین قادر بود با گذشت زمان ، گلبول های قرمز فردی را از یک رگ خونی پشت سر هم در قشر بصری مغز موش ضبط کند.

این تیم می گوید که تحقیقات آن می تواند راه های جدیدی را برای استفاده از میکروسکوپ چند منظوره ، فوق العاده با وضوح و ورق نور برای بسیاری از برنامه های کاربردی پزشکی ایجاد کند.