Современная медицина нуждается в возможности смотреть «внутрь» человека, не повреждая ткани организма. Уже существуют неинвазивные методы, такие как оптическая когерентная микроскопия и двухфотонная микроскопия, которые позволяют это делать. Однако они могут повредить ткани и проникают на небольшую глубину.
Создан микроскоп, который видит сквозь череп
Ученые изобрели новый тип микроскопа, который позволяет видеть мозг сквозь кости черепа. Он использует комбинацию аппаратной и программной адаптивной оптики для восстановления изображения объекта.
Yoon et al, Nat Comm, 2020
Все благодаря алгоритмам обработки изображения
Теперь исследователи разработали метод создания четкого изображения в рассеянном инфракрасном свете, испускаемом лазером, даже после того, как излучение прошло через толстый костный слой. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
В последние годы исследователи применяли метод трехфотонной микроскопии, который успешно визуализировал нейроны мозга мыши, закрытые костями черепа. Однако этот метод может повредить хрупкие биологические молекулы.
Теперь ученые разработали новый подход – лазерную сканирующую микроскопию на отражающей матрице. Он использует не только безопасное оптическое оборудование, но и алгоритм вычислительной адаптивной оптики для исправления дефектов изображения.
Алгоритмы корректируют рассеянные фотоны и сильные оптические аберрации (погрешности). По словам исследователей, количество аберраций, которые можно исправить, в 10 раз больше, чем у стандартных систем.
Новая система ограничена вычислительной мощностью, так как требует быстрых и длительных вычислений для обработки сложных аберраций в изображениях небольших детализированных областей. Но команда планирует усовершенствовать разработку и найти новые применения.