Forskere kigger dybt inde i vævet med nye højopløsningsteknikker

En af udfordringerne ved optisk billeddannelse er at visualisere indersiden af ​​væv i høj opløsning. Traditionelle metoder giver forskere mulighed for at se til en dybde på cirka 1 millimeter. Forskere ved Delft University of Technology har nu udviklet en ny metode, der kan trænge op til fire gange så dybt, op til omkring 4 millimeter. Især sundhedssektoren kan få glæde af den nye teknik i fremtiden.

Den nye billeddannelsesmetode samler en række eksisterende teknikker. Den vigtigste af disse er optisk kohærenstomografi, en teknik øjenlæger bruger til at afbilde nethinden. OCT ligner akustisk ultralyd, men bruger lys i stedet for lydbølger, mens den har en højere opløsning. Ved at bruge informationen i de reflekterede lysbølger, en algoritme kan skabe et tværsnit af vævet.

Tværsnit

I modsætning til en normal OCT-scanning, Delft-forskerne laver ikke billeder med reflekteret lys, men send lyset lige igennem vævet. På den anden side, en sensor fanger det igen. Forskerne kan se, hvilket lys der kommer og hvornår. "Lyset, der rejser i længere tid, spredes gennem vævet og ankommer til detektoren relativt sent, " TU Delft-forsker Jeroen Kalkman forklarer. "Normalt, dette medfører, at de resulterende billeder bliver slørede. Men ved at se på ankomsttiden, vi kan adskille dette spredte lys fra lyset, der gik lige gennem prøven. Med lyset, der kommer tidligt, vi kan producere et skarpt billede."

For at lave et tværsnit, et såkaldt tomogram, af genstanden, forskerne bruger teknologier kendt fra computertomografi, hvoraf det mest kendte eksempel er CT-scanningen. "Dette involverer måling af en projektion af røntgenstrålerne, der kommer gennem objektet i mange forskellige vinkler og positioner, " siger Kalkman. "Du kan derefter forbinde alle disse forskellige projektioner sammen ved hjælp af en computer for at skabe et tredimensionelt billede. Vi gør det samme, men med lys."

For at finde ud af, hvor stærk deres teknik er, forskerne testede det på døde zebrafisk, som de opnåede gennem et igangværende studie på Erasmus MC. Den maksimale indtrængningsdybde viste sig at være omkring fire millimeter, en forbedring på en faktor fire sammenlignet med den nuværende refleksionstilgang i OLT. Ud over, zebrafiskens organer kunne afbildes med høj kontrast ved at se på både lysets styrke og ankomsttidspunkt. Kalkman siger, "Vi har arbejdet på det her med et helt team af forskere i næsten ti år, så det er en kæmpe spænding, at vi endelig har fået det gjort."

I fremtiden, den nye Delft-teknik kunne generere værdifuld information om visse sygdomme. "Med vores metode, vi ville være i stand til at følge udviklingen af ​​en sådan sygdom meget præcist over tid, " siger Kalkman. "På den måde, vi kunne studere virkningerne af medicin eller, omvendt, potentielt giftige stoffer på væv. Hvis du gør det, kan det give os nyttig indsigt, som i sidste ende kan føre til bedre behandlinger eller bedre beskyttelse."

En anden anvendelse af den nye metode er analyse af biopsier, små stykker menneskeligt væv, som læger tager fra patienter til analyse. "I øjeblikket, laboratorier tilføjer ofte fluorescerende etiketter til biopsier, eller de skærer dem i små skiver og bruger optisk clearing for at gøre dem mere gennemsigtige, " siger Kalkman. "Dette tager lang tid, og under denne proces kan biopsier deformeres. Vi forventer, at vores teknik er i stand til at afbilde biopsierne i deres tredimensionelle form, og dermed hjælpe læger med at stille en mere præcis diagnose."