Gelecekteki nano ölçekli hastalık teşhisi için dünyanın ilk fiber optik ultrasonik görüntüleme probu

Gelecekteki nano ölçekli hastalık teşhisi için dünyanın ilk fiber optik ultrasonik görüntüleme probu
Yazıyı beğendiyseniz lütfen Paylaşın


Fonon prob sistemi ile mikroskobik nesnelerin 3 boyutlu haritalanmasını gösteren konsept sanatı. Optik fiberin ucunda metal bir tabaka bulunur ve numuneye kırmızı lazer ışığı yansıtır. Kredi: Nottingham Üniversitesi

Nottingham Üniversitesi’ndeki bilim adamları, tüy kadar ince bir optik fiberin ucuna yerleştirilebilen ve hücre anormalliklerini 3D olarak görselleştirmek için insan vücuduna yerleştirilebilecek bir ultrasonik görüntüleme sistemi geliştirdiler.

Yeni teknoloji, bir gün klinisyenlerin mide-bağırsak sistemi gibi vücudun ulaşılması zor kısımlarında yaşayan hücreleri incelemelerine yardımcı olacak ve mide kanserinden bakteriyel menenjite kadar çeşitli hastalıklar için daha etkili tanılar sunacak mikroskobik ve nanoskopik çözünürlüklü görüntüler üretiyor.

Teknoloji üniversitesinin yüksek performans seviyesi, şu anda sadece mümkün olan araştırma-araştırma laboratuarlarını büyük, bilimsel araçlarla mümkün kılar – oysa bu kompakt sistem, hasta bakımını iyileştirmek için onu klinik ortamlara getirme potansiyeline sahiptir.

Mühendislik ve Fizik Bilimleri Araştırma Konseyi (EPSRC) destekli yenilik, aynı zamanda, büyük dozlarda insan hücrelerine zarar verebilecek geleneksel floresan etiketlere (hücre biyolojisini mikroskop altında incelemek için kullanılan kimyasallar) olan ihtiyacı da azaltır.

Bulgular, “Fiber prob ile 3D fonon görüntüleme” başlıklı yeni bir makalede bildiriliyor. Işık: Bilim ve Uygulamalar.

Nottingham Üniversitesi Optik ve Fotonik Araştırma Grubu’ndan EPSRC Doktora Ödülü Üyesi olan makale yazarı Salvatore La Cavera, ultrasonik görüntüleme sistemi hakkında şunları söyledi: “Bir numunenin sertliğini, biyo-uyumluluğunu ve endoskopik yapısını ölçebildiğine inanıyoruz. -potansiyel, hepsi nano ölçeğe erişirken, onu diğerlerinden ayıran şeydir. Bu özellikler, teknolojiyi vücut içinde gelecekteki ölçümler için hazırlar; minimal invaziv bakım noktası teşhislerinin nihai hedefine doğru. ”

Şu anda prototip aşamasında, araştırmacılar tarafından “fonon probu” olarak tanımlanan non-invaziv görüntüleme aracı, ucunda güçlü bir ışık ve kamera bulunan ince bir tüp olan standart bir optik endoskopa yerleştirilebilir. diğer birçok hastalığın yanı sıra kanserli lezyonları bulmak, analiz etmek ve bunlar üzerinde çalışmak için vücuda girdi. Optik ve fonon teknolojilerini birleştirmek avantajlı olabilir; klinik iş akışı sürecini hızlandırmak ve hastalar için invazif test prosedürlerinin sayısını azaltmak.

Gelecekteki nano ölçekli hastalık teşhisi için dünyanın ilk fiber optik ultrasonik görüntüleme probu
(üstte) Model biyolojik hücrelerin geleneksel mikroskop resimleri. (alt) Fonon probu, nesnelerin 3D görüntülerini yeniden üretir (renk yüksekliktir). Aynı anda, prob, sol üst görüntüde yeşille eşleştirilen sertlikle ilgili ölçümleri tespit etti. Beyaz ölçek çubuğu 10 mikrometre uzunluğundadır. Kredi: Nottingham Üniversitesi

3B haritalama yetenekleri

Tıpkı bir doktorun, deri altındaki dokuda tümörleri gösterebilecek anormal ‘sertliği’ hissetmek için fiziksel bir muayene yapabilmesi gibi, fonon probu da bu ‘3B haritalama’ konseptini hücresel bir seviyeye taşıyacaktır.

Ultrasonik probu uzayda tarayarak, bir numunenin (örneğin doku) yüzeyindeki ve altındaki mikroskobik yapıların üç boyutlu sertlik haritasını ve uzamsal özelliklerini yeniden oluşturabilir; bunu, büyük ölçekli bir mikroskop gibi küçük nesneleri görüntüleme gücü ve ultrasonik bir sonda gibi nesneleri ayırt etme kontrastı ile yapar.

“Bir tümör hücresinin sert olup olmadığını ölçebilen teknikler laboratuar mikroskopları ile gerçekleştirildi, ancak bu güçlü araçlar kullanışsız, hareketsiz ve hastaya bakan klinik ortamlara adapte edilemez. Endoskopik kapasitede nanoscale ultrasonik teknoloji bu sıçramayı yapmaya hazırdır, “Salvatore La Cavera ekliyor.

Nasıl çalışır

Yeni ultrasonik görüntüleme sistemi, bir numunedeki titreşimleri uyarmak ve tespit etmek için kısa enerji darbeleri yayan iki lazer kullanır. Lazer darbelerinden biri, fiberin ucunda üretilen bir metal tabakası (enerjiyi bir formdan diğerine dönüştürerek çalışan) bir nano dönüştürücü tarafından emilir; yüksek frekanslı fononların (ses parçacıkları) numuneye pompalanmasıyla sonuçlanan bir işlem. Sonra ikinci bir lazer darbesi, Brillouin saçılması olarak bilinen bir işlem olan ses dalgaları ile çarpışır. Bu “çarpışmış” lazer darbelerinin tespit edilmesiyle, hareket eden ses dalgasının şekli yeniden oluşturulabilir ve görsel olarak görüntülenebilir.

Tespit edilen ses dalgası, bir malzemenin sertliği ve hatta geometrisi hakkındaki bilgileri kodlar. Nottingham ekibi, darbeli lazerler ve optik fiberleri kullanarak bu ikili yeteneği gösteren ilk ekip oldu.

Bir görüntüleme cihazının gücü tipik olarak sistem tarafından görülebilen en küçük nesne tarafından, yani çözünürlük ile ölçülür. İki boyutta fonon probu, bir mikroskoba benzer şekilde, nesneleri 1 mikrometre düzeninde “çözebilir”; ancak üçüncü boyutta (yükseklik), bir fiber optik görüntüleme sistemi için eşi görülmemiş olan nanometre ölçeğinde ölçümler sağlar.

Gelecekteki nano ölçekli hastalık teşhisi için dünyanın ilk fiber optik ultrasonik görüntüleme probu
Optik fiber görüntüleme sensörü, bir kuruşa karşı perspektif için gösterilen, yaklaşık olarak bir insan saçı boyutunda olan 125 mikrometrelik bir çapa sahiptir. Mikroskop görüntüsü, cihazın gerçek ölçeğini ve ışığı iletme yeteneğini gösterir. Kredi: Nottingham Üniversitesi

Gelecek uygulamalar

Makalede, araştırmacılar, teknolojinin hem tek bir optik fiberle hem de geleneksel endoskoplarda kullanıldığı gibi bir görüntüleme paketinin (1 mm çapında) 10.000 ila 20.000 fiberi ile uyumlu olduğunu gösteriyor.

Sonuç olarak, cihazı hareket ettirmeye gerek kalmadan, bir numunedeki birden çok farklı noktadan sertlik ve uzamsal bilgi toplanarak, erişilebilecek yeni bir fonon endoskop sınıfı getirilerek, üstün uzamsal çözünürlük ve geniş görüş alanları rutin olarak elde edilebilir.

Klinik sağlık hizmetlerinin ötesinde, hassas üretim ve metroloji gibi alanlar bu yüksek çözünürlüklü aracı yüzey incelemeleri ve malzeme karakterizasyonu için kullanabilir; mevcut bilimsel enstrümanlar için tamamlayıcı veya ikame bir ölçüm. 3D biyo-baskı ve doku mühendisliği gibi gelişen teknolojiler, fonon probunu doğrudan baskı iğnesinin dış çapına entegre ederek bir hat içi inceleme aracı olarak da kullanabilir.

Daha sonra ekip, Nottingham Sindirim Hastalıkları Merkezi ve Nottingham Üniversitesi Biyofizik, Görüntüleme ve Optik Bilimler Enstitüsü ile işbirliği içinde bir dizi biyolojik hücre ve doku görüntüleme uygulaması geliştirecek; Önümüzdeki yıllarda uygulanabilir bir klinik araç oluşturmak amacıyla.


Uzaktaki nesneleri gözlemlemek için holografik endoskopların kullanılması


Kaynak

admin

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Translate »