一根头发一样细的光纤有望用于患者大脑的微创深层组织研究,以显示阿尔茨海默病和其他脑部疾病的影响。该研究可以为实验室研究中的微创体内脑成像奠定基础,并随着时间的推移监测神经系统疾病患者的神经元活动。
“超薄的多模光纤很容易装进针灸针,我们知道这些针可以插入任何人的身体,几乎没有疼痛,有可能实现实时深层组织成像。”Benjamin Lochocki说。
挑战在于有效地提高亚细胞水平的图像分辨率,因为光扰乱不可避免地会丢失信息。在AIP Publishing出版的APL Photonics中,荷兰的研究人员通过基于散斑的压缩成像(SBCI)解决了这一挑战,该技术利用了多模光纤的光扰频优势。
光纤是一种广为人知的远距离引导光的解决方案,由于其微小的尺寸,它越来越受到显微内窥镜检查的关注,作为进入深层组织的更好方法。它们还消除了对荧光标记的需要,这是一个复杂且昂贵的步骤。
光扰频通常通过整形入射光束的波前来解决,以减少散射并在光纤的远端产生聚焦光束。然而,这种技术在采集速度和产生高质量的深层组织图像方面存在局限性。
SBCI改变激光束的进入位置,在光纤输出端产生多个不相关的随机散斑图案。计算机算法可以根据图案及其收集的信息重建对象的图像。
与传统内窥镜和显微镜中使用的黄金标准光栅成像相比,这种“压缩成像”减少了重建质量相似或更好的图像所需的像素测量量。SBCI生成高分辨率图像的速度比传统的光栅扫描方法快11倍,空间是传统光栅扫描方法的3倍。
该技术用于成像脂褐质,一种与年龄相关的荧光色素,随着时间的推移作为代谢废物在体细胞中积累,体细胞是包含细胞核的神经元部分,负责神经递质的产生。脂褐质的异常积累可能与阿尔茨海默病的进展有关,尽管对该过程知之甚少。
通过荷兰脑库获得的阿尔茨海默氏症患者供体的脑组织样本中可以看到色素堆积。
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