Brug af holografiske endoskoper til at observere fjerne objekter

Forskere udvikler værktøjer til at observere det biologiske maskineri i in vivo dyremodeller for at kunne forstå og bedre behandle alvorlige hjernesygdomme som Alzheimers sygdom og mange andre tilstande. Holografiske endoskoper tiltrak forskernes interesse på grund af deres potentiale til at foretage minimalt invasive observationer inde i menneskekroppen.

Disse værktøjer kan kaste lys over de biologiske processer, der forekommer på makromolekylært og subcellulært niveau, som normalt forbliver skjult for syne, da det meste væv er uigennemsigtigt for synlig stråling. I APL fotonik , forskere fra Leibniz Institut for Fotonisk Teknologi i Tyskland skabte et særligt smalt endoskop lavet af enkelthår-tynde optiske fibre, der bruger holografiske metoder til at rekonstruere billeder af makroskopiske objekter placeret foran den fjerneste ende af endoskopet.

"Vi var positivt overrasket over, at billedkvaliteten var velholdt ved større billedafstande, selv for genstande placeret en halv meter fra endoskopet, "sagde forfatteren Ivo Leite." Vi forventede, at det lave antal fotoner, der blev indsamlet i dette område, ville give anledning til meget højere registreringsstøj. "

Indsatsen i billeddannelse gennem multimode-fiberendoskoper fokuserede tidligere på arbejdsafstande, der typisk var mindre end 20 mikrometer for at løse detaljer i mikrometerskala. Dette begrænser synsfeltet til størrelsen af ​​fiberkernen.

Forskerne bragte billedbehandlingen til observation af makroskopiske objekter, som kan placeres langt væk fra endoskopet. Forskere øgede billeddannelsen med hensyn til billeddefinition til 100, 000 pixels pr. billedramme, en størrelsesorden større end tidligere holografiske endoskoper og når definitionen af ​​moderne videoendoskoper.

Deres indsats baner vejen for at bringe denne klasse af minimalt invasive endoskoper til kliniske anvendelser. Den makroskopiske billeddannelsesmodalitet, der er vist i denne undersøgelse, vil være afgørende for at analysere biologiske prøver i vævsskalaen - ligesom konventionelle kliniske endoskoper gør det - samt at guide instrumentindsættelsen.

Når et område af interesse er identificeret, hologramsekvensen, der vises af den rumlige lysmodulator, kan opdateres for at skifte billeddannelsesmodalitet og udføre observationer på celle- og subcellulært niveau.

"Potentialet for en sådan fleksibilitet i billedbehandling gennem det samme umodificerede endoskop er en unik egenskab, vi tror, holografiske endoskoper kan snart tilbyde, " sagde forfatteren Tomas Cizmar.

Forskernes lysstyringsmetoder kunne bruges til at levere praktisk talt enhver type fotonikværktøj gennem et hårtyndt endoskop, som kunne have applikationer på en række områder, såsom optisk transfektion, subcellulær laserkirurgi, og laser-assisteret mikrofabrikation.