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利用世界首创的超声技术,克服传统医学光学成像的局限性!

2022-10-27 行业资讯

DGIST张振浩教授和黄宰渊教授共同研究小组在世界上首次发表了利用超声波临时制造的气泡层,可以增加聚焦深度的研究成果。-超声和光学成像专家的合作研究有望克服光学成像和治疗深度的物理限制。

photo.  Conceptual diagram of development technology

9月19日(星期一),DGIST院长Yang Kook宣布,由Jin Ho Chang和Jae Youn Hwang教授领导的联合研究小组开发了世界上第一个激光扫描显微镜技术,可以利用超声波临时产生的气泡对生物组织进行更深入、更详细的观察。
光学成像和治疗技术广泛应用于生命科学研究和临床实践。然而,由于组织内发生光学散射,光的透射率较低。因此,对深部组织的图像采集和处理存在着固有的局限性。这极大地阻碍了应用领域的扩展。

为了克服这个问题,2017年,张金浩(Jin Ho Chang)教授的团队设想,可以使用微米大小的气泡,这种气泡通常是组织暴露在高强度超声下时观察到的。他们开发了一种技术,利用超声波临时产生的气泡,使光学散射方向与入射光的传播方向一致,从而增加光的穿透深度。

Jin Ho Chang和Jae Youn Hwang教授的联合研究团队的重点是利用超声波诱导的气泡扩大光学成像技术的应用。共聚焦荧光显微镜是一种选择性地检测光焦平面上产生的荧光信号,并提供高分辨率、高对比度的微结构图像,如癌细胞。它以其优异的性能成为生命科学研究中应用最广泛的仪器。然而,在超过100 μ m的深度时,由于组织内部发生的光散射,光的焦点变得模糊,这大大限制了共聚焦荧光显微镜的应用和有效性。

为了增加光学成像方式如共聚焦荧光显微镜的最大成像深度,构成辐照光的光子不得出现光在组织中的散射而使其传播方向扭曲的现象。然而,之前开发的基于超声产生稀疏气泡的方法并不能解决问题。

因此,本联合研究小组开发了超声波技术,在需要的区域形成气泡层,在活体组织内形成致密的气泡(密度在90%以上),并在获取图像的同时保持生成的气泡。在这个气泡层中,光子的传播方向不会发生扭曲。因此,已经通过实验证明,光聚焦甚至在更深的生物组织中也是可能的。此外,将该技术(即超声诱导组织透明)应用于共聚焦荧光显微镜,在世界上首次开发了超声诱导光学清除显微镜(US-OCM),成像深度是传统共聚焦显微镜的6倍。

特别是本研究开发的US-OCM对组织没有任何损伤,因为当超声照射停止时,产生的气泡消失了,光学性质恢复到气泡产生前的状态,对活体是无害的。

DGIST电子工程与计算机科学系的Jin Ho Chang教授说:“通过与超声和光学成像专家的密切合作,台湾model传媒能够克服现有光学成像和治疗技术的固有限制。通过这项研究获得的技术将应用于各种光学成像技术,包括多光子显微镜和光声显微镜,以及光热疗法和光动力疗法等几种光学疗法。这将通过增加图像和处理深度来增强现有技术的应用。”

文章来源:http://www.ebiotrade.com/newsf/2022-10/20221008105931651.htm

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