Использование голографических эндоскопов для наблюдения за удаленными объектами

Ученые разрабатывают для наблюдения за биологическим механизмом на моделях животных in vivo, чтобы понять и лучше лечить тяжелые заболевания мозга, такие как и многие другие состояния. Голографические эндоскопы привлекли интерес исследователей из-за их способности проводить минимально инвазивные наблюдения внутри человеческого тела.


Эти инструменты могут пролить свет на биологические процессы, происходящие на макромолекулярном и субклеточном уровнях, которые обычно остаются скрытыми от глаз, поскольку большая часть тканей непрозрачна для видимого излучения. В APL Photonics, от AIP Publishing, исследователи из Института фотонных технологий им. Лейбница в Германии создали особенно узкий эндоскоп, состоящий из одного тонкого оптического волокна, в котором используются голографические методы для восстановления изображений макроскопических объектов, помещенных перед дальним концом эндоскопа.

«Мы были приятно удивлены тем, что качество изображения сохранялось на больших расстояниях, даже для объектов, расположенных на расстоянии полуметра от эндоскопа», — сказал автор Иво Лейте. «Мы ожидали, что небольшое количество фотонов, собранных в этом диапазоне, вызовет гораздо больший шум обнаружения».

Усилия по визуализации с помощью эндоскопов с многомодовым волокном, ранее ориентированные на рабочие расстояния, обычно менее 20 микрометров, для разрешения деталей микрометрового масштаба. Это ограничивает поле зрения размером сердцевины волокна.

Исследователи свели операцию визуализации к наблюдению за макроскопическими объектами, которые можно размещать далеко от эндоскопа. Исследователи увеличили качество изображения с точки зрения разрешения изображения до 100 000 пикселей на кадр изображения, что на порядок больше, чем у предыдущих голографических эндоскопов, и достигло разрешения современных видеоэндоскопов.

Их усилия открывают путь к применению этого класса минимально инвазивных эндоскопов в клинических применениях. Методика макроскопической визуализации, показанная в этом исследовании, будет иметь важное значение для анализа биологических образцов в масштабе ткани — так же, как это делают обычные клинические эндоскопы — а также для направления вставки инструмента.

Как только интересующая область идентифицирована, последовательность голограммы, отображаемая пространственным модулятором света, может быть обновлена, чтобы переключить режим визуализации и выполнять наблюдения на клеточном и субклеточном уровнях.

«Возможность такой гибкости в работе с изображениями с помощью того же немодифицированного эндоскопа — уникальная особенность, которую, как мы полагаем, вскоре могут предложить голографические эндоскопы», — сказал автор Томас Чизмар.

Методы управления светом исследователей могут быть использованы для доставки практически любого типа фотонного инструмента через тонкий эндоскоп, который может найти применение в различных областях, таких как оптическая трансфекция, субклеточная лазерная и микротехнология с помощью лазера.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments