En ny metod för att använda ljus för att skanna människokroppen, utvecklad av forskare vid University of St Andrews, kan resultera i mindre påträngande och mer effektiv diagnos för patienter. Arbetet är resultatet av ett samarbete mellan forskare från Högskolorna för fysik och astronomi, Biologi, Medicin och Scottish Oceans Institute vid universitetet.

Den nya tekniken gör att ljuset kan formas så att det kan nå större djup i biologisk vävnad, vilket gör det möjligt att ta högkvalitativa tredimensionella (3D) bilder. Det kan också tillåta att detaljerade 3D-bilder av biologiska prover tas utan dissektion eller att man måste rotera prover och ta flera bilder som sedan smälts samman.

Publicerad i tidskriften Vetenskapens framsteg , forskningen visar att den nya metoden tillför värde till två befintliga avbildningstekniker – Bessel-strålebaserad ljusarkmikroskopi och luftstrålebaserad ljusarksmikroskopi.

Dr. Jonathan Nylk från School of Physics and Astronomy sa:"Vi har nyligen upptäckt särskilda strålformer som behåller sin form när de färdas genom biologisk vävnad. Dessa strålar, kallade luftiga strålar och Bessel strålar motstår effekterna av spridning men de blir fortfarande svagare när de färdas djupare, så det är fortfarande utmanande att samla tillräckligt med signal tillbaka genom vävnaden för att bilda en bild.

"Nu visar vi att dessa strålar kan förbättras ytterligare för att ge oss mer kontroll över deras form, så att de faktiskt blir ljusare när de reser (propagerar). När ökningen av ljusstyrkan (intensiteten) matchas med minskningen av ljusstyrkan (intensiteten) vid färd genom vävnad, en stark signal och en tydlig bild kan fortfarande erhållas från djupet av provet."

Denna senaste forskning bygger på tidigare framsteg inom "light-sheet imaging", där ett tunt ljusark skär över provet som ett rakblad för att skära upp provet – men utan att faktiskt skära eller skada det. Användningen av böjda Airy light-ark visades ge skarpa bilder över en volym som är tio gånger större än vad som tidigare varit möjligt.

De nya teknikerna förväntas vara användbara, inte bara för ljusarksmikroskopi, men också för att tänja på gränserna för en hel rad andra optiska bildtekniker.

Förhoppningen är att utvecklingen ska leda till förbättrad förståelse för biologisk utveckling, cancer, och sjukdomar som Alzheimer, Parkinson, och Huntingtons som påverkar den mänskliga hjärnan.