Forscher haben gezeigt, dass die bestehenden Glasfaser-Technologie könnte verwendet werden, um zu produzieren die mikroskopischen 3D-Bilder des Gewebes im inneren des Körpers, ebnet den Weg in Richtung 3D-optischen Biopsien.
Im Gegensatz zu normalen Biopsien, in dem das Gewebe geerntet und geschickt zu einem Labor für Analyse, optische Biopsien aktivieren Kliniker zu prüfen, lebendes Gewebe im Körper in Echtzeit.
Diese minimal-invasive Ansatz verwendet ultra-dünnen microendoscopes-to-peer im inneren des Körpers für die Diagnose oder während der Operation, aber normalerweise produziert nur zwei-dimensionale Bilder.
Die Forschung, geführt von der RMIT University in Melbourne, Australien, hat jetzt offenbart sich das 3D-Potenzial der bestehenden microendoscope Technologie.
Veröffentlicht in der Wissenschaft Fortschritte, die Entwicklung ist ein entscheidender Erster Schritt in Richtung 3D optische Biopsien, die zur Verbesserung der Diagnose und Präzision der Operation.
Lead-Autor Dr. Antonius Orth sagte, die neue Technik verwendet eine Licht-Feld-imaging-Ansatz zu produzieren die mikroskopischen Bilder in stereo-vision, ähnlich der 3D-Filme, die Sie beobachten die 3D-Brillen tragen.
„Stereo-vision ist das Natürliche format für die menschliche vision, wo wir uns ein Objekt aus zwei verschiedenen Blickwinkeln und verarbeiten diese in unserem Gehirn wahrnehmen Tiefe“, sagte Orth, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der RMIT-Knoten des ARC Centre of Excellence für Nanoskalige Biophotonik (CNBP).
„Wir haben gezeigt, es ist möglich, etwas ähnliches zu tun mit den tausenden von winzigen optischen Fasern in einer microendoscope.
„Es stellt sich heraus, diese optischen Fasern natürlich Bilder aus mehreren Perspektiven, was uns die Tiefenwahrnehmung bei microscale.
„Unser Ansatz kann alle diese mikroskopischen Aufnahmen und kombinieren die Ansichten zu liefern, die eine Tiefe gerenderte Visualisierung des Gewebes geprüft wird-ein Bild in drei Dimensionen.“
Wie es funktioniert
Die Untersuchung hat gezeigt, dass optische Faserbündel übertragen von 3D-Informationen in form von Licht-Feld.
Die Herausforderung für die Forscher war dann zu nutzen, die aufgezeichneten Informationen, Entwirre es und ein Bild erzeugen, das macht Sinn.
Ihre neue Technik nicht nur überwindet diese Herausforderungen, es funktioniert auch, wenn die optische Faser biegt und beugt — wichtig für den klinischen Einsatz in den menschlichen Körper.
Der Ansatz stützt sich auf die Prinzipien von Licht-Feld-imaging, wo traditionell mehrere Kameras mit Blick auf die gleiche Szene aus leicht unterschiedlichen Perspektiven.
Licht-Feld-imaging-Systeme Messen die Winkel der Strahlen schlagen jede Kamera, die Aufzeichnung von Informationen über die Winkelverteilung von Licht, um eine „multi-viewpoint image.“
Aber wie nehmen Sie diese eckige Informationen durch eine optische Faser?
„Die wichtige Beobachtung, die wir gemacht ist, dass die Winkelverteilung von Licht ist subtil versteckt in den details, wie diese optische Faserbündel übertragen Licht,“ Orth gesagt.
„Die Fasern im wesentlichen daran ‚erinnern‘, wie sich das Licht war zunächst geschickt in — das Muster von Licht an der anderen Seite hängt der Winkel, in dem Licht trat der Faser.“
Mit diesem im Verstand, der RMIT-Forscher und Kollegen entwickelten ein mathematisches Modell, beziehen sich auf die output-Muster, um die Lichtstrahl-Winkel.
„Durch die Messung der Winkel der Strahlen, die kommen in das system, wir können herausfinden, die 3D-Struktur eines mikroskopisch kleinen fluoreszierenden Probe unter Verwendung nur der Informationen in einem einzigen Bild,“ Professor Brant Gibson, Leitender Prüfarzt und stellvertretender Direktor des CNBP, sagte.
„So, dass die optische Faser Bündel wirkt wie eine miniaturisierte version einer Lichtfeld-Kamera.
„Das aufregende ist, dass unser Ansatz ist voll kompatibel mit den optischen faserbündeln, die sich bereits im klinischen Einsatz, so ist es möglich, dass 3D-optische Biopsien könnte Wirklichkeit werden-eher früher als später.“
Neben medizinischen Anwendungen, die ultra-slim-Licht-Feld-imaging-Gerät verwendet werden könnten, die für in-vivo-3D-Fluoreszenz-Mikroskopie in der biologischen Forschung.