تصویربرداری عملکردی شبکیه چشم انسان با استفاده از تصویربرداری کنتراست لکه ای چندطیفی و لیزری یکپارچه

تصویربرداری عملکردی شبکیه چشم انسان با استفاده از تصویربرداری کنتراست لکه ای چندطیفی و لیزری یکپارچه

ترجمه با مهندس شکوفه ساتری

یک ابزار تصویربرداری یکپارچه و مقیاس‌پذیر شبکیه، ابعاد متعددی از اطلاعات ساختاری و عملکردی شبکیه را در یک گردش کار بالینی ساده‌شده فراهم می‌کند، موانع پذیرش بالینی را کاهش می‌دهد و تحقیقات را با استفاده از این ابزارهای تصویربرداری برای تشخیص، نظارت و روشن کردن پاتوژنز بیماری تسریع می‌کند.

ادغام جدیدی از تصویربرداری چند طیفی شبکیه (MSI)، اکسیمتری شبکیه و تصویربرداری کنتراست لکه لیزری (LSCI) برای تصویربرداری عملکردی رگ‌های خونی شبکیه ارائه شده است که به طور بالقوه می‌تواند به تشخیص زودهنگام یا نظارت بر تغییرات عملکردی اجازه دهد. ما یک ابزار مقرون‌به‌صرفه، مقیاس‌پذیر و تصویربرداری شبکیه را طراحی و ساختیم که تکنیک‌های تصویربرداری ساختاری و عملکردی شبکیه، از جمله MSI، اکسیمتری شبکیه و LSCI را ادغام می‌کند. تصویربرداری رنگی فوندوس با نوردهی دیود ساطع نور با طول موج 470 نانومتر، 550 نانومتر و 600 نانومتر انجام شد. اکسیمتری شبکیه با استفاده از نور LED 550 نانومتر و 600 نانومتر انجام شد. LSCI جریان خون با استفاده از نور دیود لیزر 850 نانومتری با سرعت 82 فریم در ثانیه انجام شد. LSCI می‌تواند عروق شبکیه و مشیمیه را بدون نیاز به مواد کنتراست برون‌زا تجسم کند و می‌تواند اطلاعات تعیین‌شده در زمان را در مورد جریان خون ارائه کند، و یک شکل موج پالس قلبی از عروق شبکیه ایجاد کند. این فناوری می تواند به سرعت تصاویر ساختاری MSI، اکسیمتری شبکیه و اطلاعات جریان خون LSCI را در یک جریان کار بالینی ساده بدون نیاز به حرکت بیماران بین ابزارها به دست آورد. نتایج حاصل از روش‌های متعدد را می‌توان ترکیب و ثبت کرد تا اطلاعات ساختاری و همچنین عملکردی روی شبکیه ارائه شود. این پیشرفت‌ها می‌توانند موانع پذیرش بالینی را کاهش دهند، تحقیقات را با استفاده از MSI، اکسیمتری شبکیه و LSCI جریان خون برای تشخیص، نظارت و روشن کردن پاتوژنز بیماری تسریع کنند.

دستکاری چند منظوره گلبول های قرمز با استفاده از موچین های نوری

دستکاری چند منظوره گلبول های قرمز با استفاده از موچین های نوری

ترجمه با مهندس شکوفه ساتری

پیشرفت‌های اخیر برای استفاده از موچین‌های نوری در مطالعات چند منظوره روی گلبول‌های قرمز خون (RBC)، از جمله تغییر شکل قابل کنترل، کشش پویا، تجمع گلبول‌های قرمز، جداسازی خون، خصوصیات رامان، مونتاژ دستگاه‌های بیوفوتونیکی و دستکاری درون تنی بررسی شد. با زیست سازگاری بالا و ماهیت غیر تهاجمی، موچین های نوری پتانسیل زیادی برای توصیف عملکردهای فیزیولوژیکی گلبول های قرمز در شرایط آزمایشگاهی و درون تنی از خود نشان داده اند، بنابراین بینش جدیدی برای تشخیص بالینی بیماری های عروقی و تحویل هدفمند نانوپزشکی در داخل بدن ارائه می دهند.

اثرات درمان فوتوبیومدولاسیون بر تنظیم بیان mRNA عامل تنظیم کننده میوژنیک در داخل بدن: یک بررسی سیستماتیک

اثرات درمان فوتوبیومدولاسیون بر تنظیم بیان mRNA عامل تنظیم کننده میوژنیک در داخل بدن: یک بررسی سیستماتیک

ترجمه با مهندس شکوفه ساتری

لیزر درمانی با توان پایین (LLLT) نشان داده است که از طریق تضعیف التهاب و ترویج بیان فاکتورهای تنظیمی myogenic (MRFs) باعث بهبود بافت نرم می شود. MRF ها رشد دودمان میوژنیک و بلوغ را به فیبرهای عضلانی برای ترمیم بافت آسیب دیده تسهیل می کنند. LLLT بیان MRFهای مرتبط را از طریق فرآیند myogenic افزایش داد. فاکتور تعیین Myogenic 1 بیشترین پاسخ مثبت را به LLLT نشان می دهد. لیزر درمانی به طور بالقوه می تواند به ترمیم بافت آسیب دیده کمک کند، اگرچه پارامترهای دزیمتریک بهینه هنوز مشخص نشده اند.

خلاصه

با توجه به اهمیت MRF در بازسازی عضله اسکلتی، ترویج غیر تهاجمی عوامل تنظیمی میوژنیک (MRFs)، از طریق درمان photobiomodulation (PBMT)، ممکن است روشی مناسب برای تسهیل بازسازی عضلات اسکلتی پس از آسیب باشد. هدف از این بررسی سیستماتیک، گردآوری شواهد فعلی، شناسایی موضوعات کلیدی و تغییرات در بیان MRF در مدل‌های in vivo بود. پایگاه داده های Web of Science، PubMed، Scopus و Cochrane به طور سیستماتیک جستجو و 1459 مطالعه را شناسایی کردند که 10 مورد از آنها معیارهای ورود را داشتند. فاکتور تعیین Myogenic به طور مداوم در پاسخ به درمان PBMT تنظیم شد، و بیان MRF های باقی مانده ناهمگن بود. همه مطالعات خطر بالایی از سوگیری را نشان دادند، در درجه اول به دلیل عدم کورسازی در کاربرد PBMT و تجزیه و تحلیل MRF. بررسی ما نشان می دهد که پایه شواهد فعلی برای بیان MRF از PBMT بسیار متغیر است. تحقیقات آینده باید بر روی توسعه یک روش قوی برای تعیین اثر لیزر درمانی بر بیان MRF و همچنین ارزیابی طولانی مدت بازسازی عضلات اسکلتی تمرکز کند.

اختصارات

LLLT

لیزر درمانی سطح پایین

HLLT

لیزر درمانی سطح بالا

MRF

فاکتور تنظیمی میوژنیک

MRF4

فاکتور تنظیمی میوژنیک 4

Myf5

فاکتور میوژنیک 5

MyoD

فاکتور تمایز میوژنیک 1

PBMT

درمان فوتوبیومدولاسیون

qRT-PCR

واکنش زنجیره ای پلیمراز رونویسی معکوس کمی

SC

سلول های ماهواره ای

مجله بیوفوتونیک

سرطان ریه یکی از بدخیم ترین سرطان ها در سراسر جهان است. ما یک شبکه عصبی کانولوشنال سه بعدی جدید (3D-PulCNN) را برای طبقه‌بندی سه زیرگروه ریوی بر اساس تصویر ابرطیفی میکروسکوپی معرفی می‌کنیم زیرا می‌تواند اطلاعات مکانی و همچنین اطلاعات طیفی را ارائه کند. با ترکیب تفاوت منحنی‌های طیفی و ویژگی بافت بین سه زیرگروه، می‌توانیم LUAD، LUSC و SCLC را با دقت بیشتری در تشخیص سلولی طبقه‌بندی کنیم.

مجله بیوفوتونیک

اختلالات میکروسیرکولاسیون جریان خون مغزی در موش های صحرایی ناشی از توقف قلبی و ایست تنفسی

خلاصه

اختلالات میکروسیرکولاسیون جریان خون مغزی ناشی از ایست قلبی و تنفسی با امکانات تشخیصی چندوجهی، با استفاده از تصویربرداری کنتراست لکه ای لیزری، طیف سنجی فلورسانس و طیف سنجی بازتابی منتشر ارزیابی شد. نتایج تصویربرداری کنتراست لکه ای لیزری کاهش قابل توجه جریان خون مغزی در عروق کوچک و متوسط ​​را طی چند دقیقه ایست تنفسی نشان می دهد، در حالی که همین اثر در سینوس های بزرگ و شاخه های آنها در طول توقف گردش خون مشاهده شد. به طور همزمان، نسبت ردوکس ارزیابی شده با طیف‌سنجی فلورسانس نشان‌دهنده هیپوکسی در حال پیشرفت، تجمع NADH و افزایش مصرف FAD است. نتایج اندازه‌گیری‌های طیف بازتاب منتشر رشد سریع‌تر پرفیوژن خون بدون اکسیژن را در صورت اختلال در گردش خون نشان می‌دهد. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل هیستوپاتولوژیک با استفاده از روش جدید رنگ آمیزی بافت که در داخل ایجاد شده است، انجام شد. کاهش قابل توجهی در اندازه نورون ها به دلیل چروک شدن آنها در بافت های مغزی تحت تأثیر اختلال گردش خون را نشان می دهد. در حالی که، بافت‌های مغزی که با ایست تنفسی تغییر می‌کنند، ادم اطراف عروقی کانونی و تغییرات هیپوکسیک خفیف مورفولوژی عصبی را نشان می‌دهند. بنابراین، این مطالعه نشان می دهد که پیامدهای قطع جریان خون مغزی در مقایسه با ایست تنفسی چشمگیرتر و خطرناک تر می شود.

کتاب بیوالکترومغناطیس

توضیحات کتاب

این کتاب یک منبع آموزشی از دانش علمی در حال تکامل در زمینه بیوالکترومغناطیس است که ممکن است در خدمت منافع دانش‌آموزان و تصمیم‌گیرندگان و همچنین جامعه به عنوان یک کل باشد. با توصیف گسترده مفاهیم بنیادی بیوفیزیکی و ارتباط آنها با سلامت انسان متمایز می شود. با انعکاس رویکرد فرا رشته ای از چندین جریان فکری مختلف از جمله فیزیک، زیست شناسی، اپیدمیولوژی، پزشکی، محیط زیست، علم خطر و مهندسی، این کتاب یک سرمایه گذاری کامل در مطالعات مبارزه برای ارزیابی آخرین تحقیقات در مورد اثرات سلامتی و کاربردهای زیست پزشکی انرژی EM است. . این نسخه جدید کتاب به‌ویژه به تهدیدات بالقوه شبکه‌های بی‌سیم 5G در حال ظهور نگاه می‌کند، که تعداد زیادی از تلفن‌های هوشمند کم مصرف، نوت‌بوک‌ها، تبلت‌ها، شبکه‌های دسترسی رادیویی و سایر فرستنده‌ها را مستقر خواهند کرد.

امکانات

اصول بیوفیزیکی لازم میدان های EM را در زمینه تعامل آنها با سیستم های زنده معرفی می کند.

درک تحقیقات پیشرفته در چندین زمینه اصلی در حوزه وسیع بیوالکترومغناطیس را تقویت می کند.

استانداردها و دستورالعمل های ایمنی را برای قرار گرفتن انسان در معرض میدان های EM ارائه می دهد.

در مورد تکنیک‌هایی بحث می‌کند که برای اطمینان از دزیمتری گرمایی EM کافی مورد نیاز برای اثرات سلامتی و کاربردهای زیست‌پزشکی ایجاد شده‌اند.

بینشی در مورد عوامل تعیین کننده ارزیابی خطر سلامت EM و نگرانی های عمومی ارائه می دهد.

شامل فهرست منابع گسترده در پایان هر فصل برای تقویت مطالعه بیشتر.

ریاض حبش استاد انتصاب ویژه و کرسی تحقیقاتی مک لافلین در زمینه‌های الکترومغناطیسی و سلامت در دانشگاه اتاوا، کانادا است. او دریافت کننده جوایز بسیاری از جمله جایزه ملی Wighton Fellowship Award بوده است و بیش از 90 مقاله تحقیقاتی، شش کتاب و پنج فصل کتاب را تالیف کرده است. جدیدترین کتاب‌های او «مهندسی سبز در سال 2017» و «عمل حرفه‌ای در سال 2019» (مطبوعات CRC) هستند، و بقیه کتاب‌های قبلی حوزه بیوالکترومغناطیس را هدف قرار می‌دهند.

هوش مصنوعی در تصویربرداری پزشکی

این کتاب که توسط نویسندگانی با بیش از یک دهه تجربه در طراحی و توسعه سیستم‌های هوش مصنوعی (AI) در تصویربرداری پزشکی نوشته شده است، خوانندگان را در درک یکی از هیجان‌انگیزترین زمینه‌های امروزی راهنمایی می‌کند.

پس از توضیح مقدماتی تکنیک‌های یادگیری ماشین کلاسیک، اصول یادگیری عمیق به روشی ساده و در عین حال جامع توضیح داده می‌شود. این کتاب سپس با دیدگاهی تاریخی از چگونگی توسعه هوش مصنوعی پزشکی در زمان ادامه می‌دهد، و توضیح می‌دهد که کدام برنامه‌ها پیروز شده‌اند و کدامیک شکست خورده‌اند، از دوران سیستم‌های تشخیص به کمک رایانه تا برنامه‌های پیشرفته کنونی در یادگیری عمیق امروز، که در حال شروع به نمایش هستند. عملکرد همتراز با کارشناسان بالینی

در بخش آخر، این کتاب دیدگاهی در مورد پیچیدگی اعتبارسنجی برنامه های کاربردی هوش مصنوعی برای استفاده تجاری ارائه می دهد، مفهوم اخیراً معرفی شده نرم افزار را به عنوان یک دستگاه پزشکی، و همچنین شیوه های خوب و ملاحظات مربوطه برای آموزش و آزمایش یادگیری ماشین را توضیح می دهد. سیستم هایی برای استفاده پزشکی مشکلات باز در اعتبار سنجی برای استفاده عمومی از سیستم هایی که به طور مداوم از طریق داده های جدید تکامل می یابند نیز بررسی شده است.

این کتاب برای دانشجویان فارغ التحصیل در رشته های فیزیک پزشکی، مهندسی زیست پزشکی و علوم کامپیوتر، علاوه بر محققان و متخصصان پزشکی فعال در حوزه تصویربرداری پزشکی، که مایل به درک بهتر این فناوری ها و آینده این رشته هستند، جالب خواهد بود.

امکانات:

یک نمای کلی در دسترس و در عین حال دقیق از این زمینه

موضوع داغ و در حال رشد را بررسی می کند

دیدگاهی بین رشته ای ارائه می دهد

فهرست مطالب

فصل 1. مبانی یادگیری ماشین

فصل 2. مقدمه ای بر یادگیری عمیق

فصل 3. کاربرد هوش مصنوعی در تصویربرداری پزشکی

فصل 4. طراحی سیستم های هوش مصنوعی برای تمرین بالینی

فصل 5. چشم اندازهای آینده

نویسنده

زندگینامه

لیا مورا دارای مدرک دکترا است. مدرک مهندسی کامپیوتر از Politecnico di Torino، ایتالیا. در سال 2006، او به im3D ملحق شد تا راه حل های تشخیصی به کمک رایانه برای تشخیص زودهنگام سرطان و غربالگری ایجاد کند. از سال 2014 تا 2017، او به عنوان مدیر ارشد علمی im3D، نظارت بر توسعه فناوری تا آزمایش بالینی و تأیید نظارتی را بر عهده داشت. در این کتاب، او تجربه یک دهه خود را در توسعه تحقیقات تصویربرداری پزشکی به اشتراک می گذارد. در حال حاضر، تحقیقات او بر بینایی مصنوعی و یادگیری ماشین و همچنین کاربردهای آنها از صنعت تا مراقبت های بهداشتی متمرکز است. او مقالات و پتنت های متعددی را در زمینه های مهندسی، علوم کامپیوتر و رادیولوژی تألیف کرده است.

سیلویا دلسانتو تجربه خود را در تجزیه و تحلیل تصویر زیست پزشکی در دوره دکتری خود آغاز می کند. در موسسه پلی تکنیک تورین، جایی که او سیستم‌هایی را برای اندازه‌گیری خودکار روی تصاویر عروقی ایالات متحده توسعه می‌دهد. در سال‌های بعد، او الگوریتم‌های بینایی کامپیوتر و یادگیری ماشین را توسعه می‌دهد که در سیستم‌های تجاری تشخیص به کمک رایانه یکپارچه شده‌اند و در طراحی و مدیریت مطالعات اعتبارسنجی بالینی در مقیاس بزرگ همکاری می‌کند. او از سال 2017 تا 2018 تحقیقات im3D را رهبری می کند. در حال حاضر، او علایق تحقیقاتی خود را به سایر برنامه های کاربردی صنعتی گسترش داده است. او مقالات متعددی در زمینه های مهندسی، رادیولوژی و کارآزمایی بالینی تالیف کرده است.

Loredana Correale دکترای خود را در رشته فیزیک از دانشگاه رم "La Sapienza" دریافت کرد. او مدل‌های سیستم‌های بی‌نظم، عینک چرخشی، استنتاج آماری و ترکیبی را مطالعه کرده است. از سال 2006، او یک محقق در im3D بوده است. علایق تحقیقاتی او شامل تصویربرداری پزشکی تشخیص با کمک کامپیوتر (CAD) و داده کاوی در روش های مختلف مانند تصویربرداری سینه و روده بزرگ/CTC است. در im3D، او به طور فعال در طراحی و تجزیه و تحلیل آزمایش‌های تصویربرداری در مقیاس بزرگ مشارکت می‌کند تا بینش جدیدی در مورد مزایا و چالش‌های کاربرد سیستم‌های CAD در جمعیت بالینی به دست آورد. او مقالات متعددی در زمینه انکولوژی، رادیولوژی و کارآزمایی بالینی تالیف کرده است.

بررسی ها

"هوش مصنوعی در آستانه ادغام با عمل بالینی است، بنابراین این کار توسط Morra (دانشگاه پلی تکنیک تورین) و همکارانش Delsanto و Correale به موقع است و مکمل کارهای دیگر در این زمینه است. نویسندگان تنها در 112 صفحه، خوانایی ارائه می دهند. ، توصیف سطح بالایی از تکنیک های یادگیری ماشین و پوشش حوزه های مختلف از تشخیص به کمک رایانه گرفته تا شبکه های عصبی و یادگیری عمیق. این کتاب فهرستی چشمگیر از 264 مرجع را ارائه می دهد که تا زمان انتشار وجود دارد.

علاوه بر توصیف نمونه‌های خاص در قالب مطالعات موردی، نویسندگان بحث ارزشمندی را در مورد چالش‌هایی که برای معرفی هوش مصنوعی در عمل پزشکی استاندارد باید برطرف شوند، ارائه می‌کنند و راه‌هایی را برای دستیابی به آن پیشنهاد می‌کنند. نوشتار مختصر و به خوبی سازماندهی شده است... در حالی که ریاضیات گنجانده شده در فصل های مقدماتی برای افراد ناآشنا نیست، بقیه کتاب برای دانشجویان در سطح کارشناسی ارشد و مطمئناً برای پزشکان بسیار قابل دسترس خواهد بود. توصیه شده. دانشجویان فارغ التحصیل، اساتید و متخصصان."

تصویربرداری زیستی

تصویربرداری زیستی

تصویربرداری با نور و الکترومغناطیسی در پزشکی و زیست شناسی

تصویربرداری زیستی: تصویربرداری با نور و الکترومغناطیس در پزشکی و زیست شناسی افق های جدیدی را در فناوری های تصویربرداری و حسی زیست پزشکی، از سطح مولکولی گرفته تا مغز انسان، بررسی می کند. این به روزترین اطلاعات در مورد تکنیک های جدید تصویربرداری پزشکی، مانند تشخیص و تصویربرداری سرطان و بیماری های مغزی را بررسی می کند.

این کتاب همچنین ابزارهای جدیدی را برای تحقیقات مغز و علوم اعصاب شناختی بر اساس تکنیک های جدید تصویربرداری ارائه می دهد. ویرایش شده توسط پروفسور شوگو اوئنو، که به مدت 40 سال در زمینه تصویربرداری زیست پزشکی رهبری می کند، یک کتاب مرجع ایده آل برای دانشجویان فارغ التحصیل و کارشناسی و محققان پزشکی و فیزیک پزشکی است که به دنبال یک رساله معتبر در مورد این رشته رو به گسترش تصویربرداری هستند. و حس در پزشکی و زیست شناسی.

امکانات:

توضیحات گام به گام اصول بیوشیمیایی و فیزیکی در تصویربرداری زیست پزشکی را ارائه می دهد

تجهیزات پیشرفته و روش های پیشرفته مورد استفاده در تصویربرداری زیست پزشکی را پوشش می دهد

به دلیل موضوع و رویکرد بین رشته ای به طیف گسترده ای از خوانندگان خدمت می کند

دکتر شوگو اوئنو، استاد بازنشسته دانشگاه توکیو، توکیو، ژاپن است. علایق تحقیقاتی او شامل تصویربرداری زیست پزشکی و بیوالکترومغناطیس، به ویژه در نقشه برداری مغز و تصویربرداری عصبی، تحریک مغناطیسی ترانس کرانیال (TMS) و تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) است. او رئیس انجمن بیوالکترومغناطیس، BEMS (2003-2004) و رئیس کمیسیون K در الکترومغناطیسی در زیست شناسی و پزشکی اتحادیه بین المللی علوم رادیویی، URSI (2000-2003) بود. او در سال 2010 به عنوان مدرس برجسته انجمن مغناطیسی IEEE معرفی شد و در سال 2010 مدال d'Arsonval را از انجمن بیوالکترومغناطیس دریافت کرد.

روش های تصویربرداری پزشکی

این جلد محتوای آموزشی را برای درک جنبه های نظری و عملی تکنیک های تصویربرداری تشخیصی ارائه می دهد. بینشی از شیوه‌های فعلی ارائه می‌کند، و همچنین ویژگی‌های عملی خاص مانند قرار گرفتن در معرض تشعشع، حساسیت به تشعشع، نفوذ سیگنال، تعامل بافت، و محصور کردن سیگنال را با اشاره به تکنیک‌های تصویربرداری فردی مورد بحث قرار می‌دهد. همچنین علاوه بر روش‌های موجود، روش‌های تصویربرداری نسبتاً کمتر رایج را نیز پوشش می‌دهد. به عنوان مرجعی برای محققان و دانشجویانی که در زمینه پزشکی، علوم زیست پزشکی، فیزیک و ابزار دقیق کار می کنند، عمل می کند.

ویژگی های کلیدی

• روی کاربردهای بالینی تمرکز می کند و در عین حال اطمینان از درک ثابت علم اساسی دارد

• از یک رویکرد پایین به بالا پیروی می کند تا نظریه، محاسبات، و روش ها را پوشش دهد تا به دانشجویان و محققان در تصویربرداری زیست پزشکی، رادیولوژی و ابزار دقیق کمک کند.

• مفاهیم منحصر به فرد کاربردهای نانوذرات را به همراه مسائل اخلاقی در تصویربرداری پزشکی پوشش می دهد

فصل 1. خدمات تصویربرداری پزشکی تشخیصی با هزاران معضل اخلاقی در زمینه مراقبت های بهداشتی معاصر: آیا هوش مصنوعی راه حل است؟

فصل 2. تصویربرداری پزشکی و تشخیص به کمک کامپیوتر

فصل 3. تصویربرداری اشعه ایکس و گاما (CT، PET و SPEC، فلوروسکوپی، سینتی گرافی و رادیوگرافی): مزایا و خطرات

فصل 4. کاربردهای توموگرافی کامپیوتری با پرتو مخروطی در دندانپزشکی

فصل 5. نقش نانوذرات در تصویربرداری پزشکی

فصل 6. نانوبیوسنسورها و کاربردهای آنها در تشخیص و تصویربرداری پزشکی

تکنیک‌های نوروفوتونیک، آسیب‌های تروماتیک مغز را روشن می‌کنند

تکنیک‌های نوروفوتونیک، آسیب‌های تروماتیک مغز را روشن می‌کنند

ترجمه با مهندس شکوفه ساتری

امواج ضربه ای ناشی از لیزر بر روی سلول های عصبی، که با تصویربرداری فاز کمی نظارت می شود، به درک آسیب مغزی و اثرات فیزیولوژیکی آن کمک می کند.

نیکولاس پرز، پگاه پولادیان، و داریل پریس، دانشگاه کالیفرنیا، ایروین

آسیب مغزی تروماتیک می تواند تأثیرات فاجعه باری بر عملکرد روزمره و کیفیت زندگی داشته باشد. اکنون، مجموعه ای از ابزارهای فوتونیک ممکن است بینش جدیدی در مورد این وضعیت ارائه دهد. همراه با دانش فنی که با استفاده از علوم زیستی و فیزیکی در دسترس است، از روش‌های جدید تصویربرداری و تکنیک‌های بیوفوتونیک به خوبی استفاده می‌شود. نمونه بارز این اتصال متقابل مطالعه امواج ضربه ای ناشی از لیزر (LIS) است.

اثرات امواج ضربه ای بر بدن انسان برای اولین بار در طول جنگ جهانی دوم مشاهده شد، زمانی که مشخص شد ملوانانی که در زمان انفجار اژدر در اقیانوس بودند، اما مستقیماً هدف قرار نگرفتند، اغلب به دلیل اختلال در ریه جان خود را از دست دادند. در تعدادی از موارد، هیچ آسیب فیزیکی خارجی به آنها وارد نشده بود. با این حال، اخیراً امواج ضربه ای به عنوان علت آسیب تروماتیک مغزی مطرح شده اند. هنگامی که امواج ضربه ای ایجاد شده توسط یک ضربه یا موج انفجار از جمجمه عبور می کند، می تواند به بافت عصبی آسیب برساند. آسیب به مغز ممکن است پایدار باشد و منجر به انواع اثرات ناتوان کننده مانند از دست دادن حافظه، افسردگی و سایر اختلالات ذهنی شود.

برای مطالعه اثرات امواج شوک بر مغز، تیم تحقیقاتی نویسندگان در دانشگاه کالیفرنیا، ایروین اخیراً از لیزر پالسی 1064 نانومتری Nd:YAG برای ایجاد امواج شوک میکروسکوپی و نظارت بر اثرات روی سلول‌های منفرد استفاده کردند. با استفاده از یک پرتو لیزر پالسی متمرکز بر یک نقطه، می توان انرژی شدید تولید کرد. هنگامی که تجمع انرژی در نقطه کانونی به اندازه کافی قوی باشد، یک حباب کاویتاسیون تشکیل می شود و سپس فرو می ریزد، که یک موج ضربه ای ایجاد می کند که از کانون به بیرون تابش می کند. با کنترل دقیق پارامترهای پرتو، امواج ضربه ای را می توان به گونه ای کالیبره کرد تا نیروهایی معادل منابع شناخته شده آسیب تروماتیک مغزی اعمال کند.

نویسندگان از این پدیده برای شبیه سازی آسیب های مغزی در شرایط آزمایشگاهی با استفاده از امواج ضربه ای ناشی از لیزر برای آسیب رساندن به سلول های عصبی مانند آستروسیت ها استفاده کردند. آستروسیت ها سلول های گلیال ستاره ای شکل هستند که پرتعدادترین سلول ها در سیستم عصبی مرکزی هستند. آنها نقش مهمی در حفظ عملکرد سالم نورون های مغز دارند. از آنجایی که سلول ها مسئول حفظ و تامین مواد مغذی به بافت عصبی در مغز و نخاع هستند، مطالعه نحوه واکنش آستروسیت ها به تروما، بینش های ارزشمندی را در مورد مکانیسم هایی که مغز برای ترمیم آسیب های داخلی استفاده می کند، ارائه می دهد.

یکی از راه های ارزیابی آسیب وارد شده به سلول، نظارت بر تغییرات مورفولوژیکی سلول است. با ایجاد امواج ضربه ای در نزدیکی سلول و اندازه گیری کمی تغییر حجم سلول با استفاده از میکروسکوپ هولوگرافیک، می توان مشاهده کرد که سلول چگونه در پاسخ به نیروی خارجی اعمال شده تغییر شکل می دهد.