Лазерный мир

При помощи новой технологии ученые заглянули внутрь живой мыши и увидели течение крови, работу органов и срабатывание нейронов. Исследователи утверждают, что новая методика преодолевает многолетние пределы разрешения и скорости визуализации всего тела небольшого животного. Исследование опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering.

Single-impulse panoramic photoacoustic computed tomography of small-animal whole-body dynamics at high spatiotemporal resolution
A single laser pulse, sufficiently short to be treated as an impulse, excites photoacoustic waves, which are detected within 50 μs for two-dimensional (2D) imaging of a cross-section. The 2D panoramic acoustic detection scheme provides 125 μm isotropic in-plane resolution within a field of view (FOV) of about 16 mm in diameter (see Methods), and full-view fidelity (for instance, no partial-view artefacts) 25 . Moreover, to better reveal detailed features inside the body, we developed a half-time dual-speed-of-sound universal back-projection (UBP) algorithm to compensate for the first-order effect of acoustic inhomogeneity.
https://www.nature.com/articles/s41551-017-0071

Метод, который ученые назвали «одноимпульсная фотоакустическая компьютерная томография» (single-impulse photoacoustic computed tomography — SIP-PACT), комбинирует различные техники и позволяет добиться результата, недостижимого по отдельности ни оптической микроскопией, ни ультразвуковым сканированием, ни магнитно-резонансной, рентгеновской или позитронной томографией. В его основе лежит облучение тела отдельными сверхкороткими импульсами мощного лазера, вызывающими ультразвуковые колебания клеток, которые беспрепятственно распространяются сквозь ткани.

«По сути, мы сжимаем энергию, соответствующую секунде излучения полуденного солнца, освещающего площадь размером с ноготь, в одну наносекунду, — говорит Цзюньцзе Яо, профессор биомедицинской инженерии из Университета Дьюка. — Когда лазер попадает на клетку, он слегка нагревает ее и заставляет мгновенно расшириться, создавая ультразвуковую волну. Это можно сравнить с разницей между толканием тела для медленного перемещения и ударом, вызывающим вибрацию». В результате можно проникать вглубь биологических тканей на пять сантиметров с субмиллиметровым разрешением, при этом сохраняя информативность традиционной оптической микроскопии.

В новой работе ученые смогли добиться необходимой скорости получения изображений, а также добавили панорамный вид при помощи кругового детектора. Полученная установка может снимать 50 кадров в секунду с разрешением в 120 микрометров. «Панорамный эффект позволяет получать информацию со всех направлений и углов, максимально используя каждый лазерный импульс, — поясняет Яо. — можно видеть тело в динамике: биение сердца, расширение артерий, функционирование различных тканей». Исследователи продемонстрировали возможности метода наблюдением за клетками меланомы, путешествующими по кровеносным сосудам.

Источник: https://indicator.ru/news/2017/05/10/organy-myshi/?utm_source=rnews