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美國研發出一種新型微型內窺鏡可更準確地對神經活動成像!
【本文為疾病百科知識,僅供閱讀】

約翰·霍普金斯大學的工程師們發明了一種新型的超微型無透鏡內窺鏡,其尺寸只有幾根頭發絲那么大,體積更小,成像質量更高。

他們的發現發表在《科學進展》上。

美國研發出一種新型微型內窺鏡可更準確地對神經活動成像!

約翰·霍普金斯大學電氣與計算機工程副教授,該研究的通訊作者馬克·福斯特說:“通常,你要么犧牲尺寸要么犧牲圖像質量。現在,我們已經能夠通過我們的微型內窺鏡實現這兩個目標。”

為了檢查小鼠等動物的大腦中發射的神經元,理想的微型內窺鏡應該很小,以減少腦組織損傷,但又要強大到可以產生清晰的圖像。

當前,標準微型內窺鏡的直徑約為半毫米至幾毫米,并且需要更大,更具侵入性的透鏡才能獲得更好的成像。盡管存在無透鏡微內窺鏡,但其中的光纖逐像素掃描區域經常彎曲,并且在移動時會失去成像能力。

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在他們的新研究中,Foster及其同事創造了一種無透鏡的超小型微型內窺鏡,與傳統的基于透鏡的微型內窺鏡相比,該透鏡增加了研究人員的可視范圍,并改善了圖像質量。

研究人員通過使用編碼孔徑或平坦的網格來實現此目的,該網格隨機地阻擋光,以已知的圖案產生投影,類似于隨機戳一塊鋁箔并使光穿過所有小孔。這會產生混亂的圖像,但是會提供大量有關光起源的信息,并且可以通過計算將信息重構為更清晰的圖像。在實驗中,福斯特(Foster)的團隊觀察了載玻片上不同圖案的珠子。

“幾千年來,我們的目標一直是使圖像盡可能清晰。現在,借助計算機重建,我們可以有目的地捕獲看起來很糟糕的東西,并且以反直覺地得到更清晰的圖像,” Foster說。

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此外,Foster和團隊的微型內窺鏡不需要移動即可聚焦在不同深度的物體上。他們使用計算重新聚焦來確定三維空間中光線的來源。這使得內窺鏡比傳統的需要移動內窺鏡來聚焦的內窺鏡要小得多。

展望未來,研究團隊將使用熒光標記程序測試其微型內窺鏡,其中將對活動的大腦神經元進行標記和照明,以確定內窺鏡對神經活動成像的準確性。

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  • 幕內雅敏 教授

    IASGO(國際外科、消化科、腫瘤科醫師協會)主席

    日本外科學會會長

    日本紅十字會總醫院院長

    擅長:肝膽疾病、肝膽胰移植

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