Rejser gennem spredt væv med langt mindre lys

Medicinske anvendelser af lys, ser inde i menneskeligt væv, er ofte begrænset af vævs stærkt spredte natur. Inuitivt, der antages en nedre grænse på en foton pr. kamerapixel. Forskere ved University of Twente i Holland og Caltech i Pasadena, USA, bevise, at den nedre grænse faktisk er meget lavere, dermed åbner mulighederne for at gå dybere ind i væv med mindre lys.

Hvordan sender du lys gennem spredt væv, og hvor meget lys har du egentlig brug for til det? En foton pr. Pixel af kameraet ville være den nedre grænse, kan du sige. Bemærkelsesværdigt, du kan gå meget lavere, forskere fra UT og Caltech viser i Fysisk gennemgangsbreve .

Selvom lys har lovende biomedicinske anvendelser, for eksempel til måling af blodcirkulation eller sporing af tumorer, dybden er begrænset af den kraftige spredning af vævet. Hvor meget lys har du egentlig brug for? De nye resultater fra forskere ved University of Twente i Holland og Caltech i Pasadena, viser, at den intuitive nedre grænse for en foton pr. pixel faktisk ikke er den nedre grænse. Takket være lysets bølgetegn, selv et par tusindedel af en foton pr. pixel er tilstrækkeligt. Af flere årsager, det er gode nyheder, da du ikke bare kan bruge mere lys:for meget af det kan skade vævet.

Tilbagesporing

Den lille mængde lys, der finder vej gennem væv, har kørt en kompleks vej. Det er spredt mange gange, men finder til sidst en vej ud. Hvis du formår at gå tilbage ad denne vej, du ved, hvilken bølgeform der er nødvendig for at sende lys gennem væv med succes. Selvom du ikke kender den nøjagtige vej i så fald, du ved, at der er en sti:du beregner resultatet tilbage til kilden. På denne måde er det også muligt at fokusere lys inde i væv, gør det muligt at kigge gennem væv eller dybere inde i hjernen.

Ulogisk

Forestil dig ikke mere end 1000 fotoner, der rejser gennem væv, mens kamerachippen har 200.000 pixels. Den første tanke er, at kun 1000 pixels modtager lys, viser lejlighedsvis 'speckle' hist og her. Dette er ikke den korrekte antagelse, imidlertid. Forskellige pixels kan, på samme tid, registrere oplysningerne om en enkelt foton. Som lys også er en bølge, en foton kan rejse forskellige veje. Fasen af ​​lyset, der falder på kameraets pixel, er altid en kombination af det faktiske signal og en referencekilde. Selv med et 'ulige forhold' mellem pixels og fotoner, hele billedet er tilgængeligt og kan beregnes tilbage til kilden. Selvom billedet har mindre kontrast, det er fortsat muligt at rekonstruere det. Det er noget, du ikke ville forvente at se fotoner som separate partikler. Dette kontraintuitive resultat viser, at du har brug for langt mindre lys for at komme dybt ned i væv. Dette er gode nyheder for applikationer i nye billeddannelsesteknikker, for eksempel hybridteknikker, der anvender en kombination af lys og ultralyd.