En av utmaningarna i optisk avbildning är att visualisera insidan av vävnad i hög upplösning. Traditionella metoder tillåter forskare att se till ett djup av cirka 1 millimeter. Forskare vid Delft University of Technology har nu utvecklat en ny metod som kan penetrera upp till fyra gånger så djupt, upp till cirka 4 millimeter. Hälsovården kan i synnerhet dra nytta av den nya tekniken i framtiden.

Den nya avbildningsmetoden sammanför ett antal befintliga tekniker. Den viktigaste av dessa är optisk koherens tomografi, en teknik som ögonläkare använder för att avbilda näthinnan. OCT liknar akustiskt ultraljud, men använder ljus istället för ljudvågor samtidigt som de har en högre upplösning. Med hjälp av informationen i de reflekterade ljusvågorna, en algoritm kan skapa ett tvärsnitt av vävnaden.

Tvärsnitt

Till skillnad från en vanlig OCT -skanning, Delftsforskarna gör inte bilder med reflekterat ljus, men skicka ljuset genom vävnaden. På andra sidan, en sensor fångar upp den igen. Forskarna kan se vilket ljus som kommer och när. "Ljuset som rör sig under en längre tid sprids genom vävnaden och kommer till detektorn relativt sent, "TU Delft -forskaren Jeroen Kalkman förklarar." Vanligtvis, detta gör att de resulterande bilderna blir suddiga. Men genom att titta på ankomsttiden, vi kan skilja detta spridda ljus från ljuset som gick rakt igenom provet. Med ljuset som kommer tidigt, vi kan skapa en skarp bild. "

För att göra ett tvärsnitt, ett så kallat tomogram, av objektet, forskarna använder teknik känd från datortomografi, varav det mest kända exemplet är CT-skanning. "Detta innebär att man mäter en projektion av röntgenstrålarna som kommer genom objektet i många olika vinklar och positioner, "säger Kalkman." Du kan sedan ansluta alla dessa olika projektioner tillsammans med en dator för att skapa en tredimensionell bild. Vi gör samma sak, men med ljus. "

För att ta reda på hur kraftfull deras teknik är, forskarna testade det på död zebrafisk, som de erhöll genom en pågående studie vid Erasmus MC. Det maximala penetrationsdjupet befanns vara cirka fyra millimeter, en förbättring med en faktor på fyra jämfört med den nuvarande reflektionsmetoden i ULT. Dessutom, zebrafiskorganen kunde avbildas med hög kontrast genom att titta på både styrkan och ankomsttiden för ljuset. Kalkman säger, "Vi har arbetat med detta med ett helt team av forskare i nästan tio år, så det är en enorm spänning att vi äntligen fått det gjort. "

I framtiden, den nya Delft -tekniken kan generera värdefull information om vissa sjukdomar. "Med vår metod, vi skulle kunna följa utvecklingen av en sådan sjukdom mycket exakt över tiden, "säger Kalkman." På det sättet, vi kan studera effekterna av läkemedel eller omvänt, potentiellt giftiga ämnen på vävnad. Genom att göra det kan vi få användbara insikter som i slutändan kan leda till bättre behandlingar eller bättre skydd. "

En annan tillämpning av den nya metoden är analys av biopsier, små bitar av mänsklig vävnad som läkare tar från patienter för analys. "För närvarande, laboratorier lägger ofta till fluorescerande etiketter till biopsier, eller de skär dem i små skivor och använder optisk rensning för att göra dem mer transparenta, "säger Kalkman." Det här tar lång tid, och under denna process kan biopsier deformeras. Vi förväntar oss att vår teknik ska kunna avbilda biopsierna i sin tredimensionella form, på så sätt hjälper läkare att göra en mer exakt diagnos. "