Ser ind i kroppen med indirekte lys

Lys giver alle vores visuelle oplysninger, men det når vores øjne på forskellige måder. Direkte lys kommer uforstyrret, lige fra kilden, der henviser til, at indirekte lys springer af forskellige overflader, såsom vægge eller lofter, før vi kommer ind i vores øjne. Udtrækning af information fra disse to veje har betydelige implikationer i diagnostisk billeddannelse og andre applikationer.

Et multinationalt samarbejde ledet af Nara Institute of Science and Technology Assistant Professor Hiroyuki Kubo, Arizona State University Assistant Professor Suren Jayasuriya, og Carnegie Mellon University Professor Srinivasa G. Narasimhan har med succes fanget og analyseret indirekte lys med kommercielt tilgængelige kameraer for at skabe billeder af blodkar i levende mennesker i realtid i ekstraordinær opløsning.

Mens direkte lys giver oplysninger som dybde og farve, giver os mulighed for at se en persons hud og andre overfladiske træk, indirekte lys, forklarer Kubo, kan afsløre ellers usynlige detaljer lige under overfladen.

"Lys på huden har en stærk spredning under overfladen. Ved at fange indirekte lys, vi kan se detaljer om usynlige genstande under huden som blodkar, " han siger.

Den nye teknik udnytter den epipolare geometri, som lyset bevæger sig på, ved at skabe en synkroniseringsforsinkelse mellem lyskilden og kameraet. En ny ikke -lineær algoritme udviklet af forskerne demultiplexer derefter informationen for at give et skarpere billede.

"Vores billeddannelsessystem belyser scenen med epipolære fly, der svarer til projektorrækker. Vi varierer to nøgleparametre for at fange lystransporten:forskydningen mellem den projekterende række og kamerarække i den rullende lukker, eller synkroniseringsforsinkelse, og eksponeringen af ​​kamerarækken, "forklarer Kubo.

Resultatet var billeddannelse af blodkar med en meget finere opløsning end standard medicinske instrumenter. Det hentede også detaljer under omstændigheder, der har været udfordrende inden for medicinsk billeddannelse, såsom mørkere tonet eller behåret hud.

"Vi fangede de basiliske og cephaliske vener i den indre underarm, som er omkring 1-5 mm dybe, "bemærker Kubo.

Hardwaren kommer til en lav pris og er bærbar. Det og evnen til at afsløre nye detaljer om blodkar ikke-invasivt vil forbedre kvaliteten af ​​plejen til en bredere patientpopulation, f.eks. Patienter, der ikke kan få injiceret midler i deres blodkar, som børn eller ældre.

Samlet set, Kubo er optimistisk over, at denne teknik øger vaskulær billedkvalitet i næsten enhver tilstand set på klinikker.

"Vores metode er robust over for omgivende lys, krumninger, og forhindringer såsom hår mørkere hudtoner, " han siger.