Mikroskop Stereo Pengimbasan Laser Mampu Mengimejan 3D Masa Nyata
Beberapa hari yang lalu, pasukan pengimejan resolusi super Makmal Utama Negeri Optik Transien dan Teknologi Foton Institut Optik dan Mekanik Xi'an, Akademi Sains China berjaya membangunkan mikroskop stereo masa nyata pengujaan laser pengujaan dua foton. .
Apabila tetikus makmal melihat imej kucing, bagaimana otaknya berfungsi? Bagaimanakah maklumat baharu ini dihantar dalam rangkaian saraf yang mengandungi berpuluh juta neuron? Bagaimana menggunakan mikroskop optik untuk mengintip misteri? Ini adalah penyelidikan sains hayat kontemporari menimbulkan cabaran baharu kepada teknologi pengimejan mikroskop optik.
Beberapa hari yang lalu, pasukan pengimejan resolusi super Makmal Utama Negeri Optik Transien dan Teknologi Foton Institut Optik dan Mekanik Xi'an, Akademi Sains China berjaya membangunkan mikroskop stereo masa nyata pengujaan laser pengujaan dua foton. . "Ia membolehkan kami memerhati dunia mikroskopik tiga dimensi yang dinamik dalam masa nyata seperti menonton filem tiga dimensi, tanpa kepingan cahaya dan pembinaan semula imej tiga dimensi yang memakan masa." Dr Yang Yanlong, ahli teras pasukan itu, berkata. Ternyata mikroskop cahaya konvensional mengalami dua masalah. Satu masalah ialah kedalaman medan pengimejan adalah sangat kecil, dan hanya lapisan nipis sampel boleh dilihat pada satu masa, dan taburan tiga dimensi sampel tidak dapat dilihat secara langsung. Satu lagi masalah yang lebih sukar ialah: untuk meniru persepsi manusia terhadap dunia tiga dimensi melalui penglihatan binokular, pancaran Bessel perlu diimbas dalam dua arah. Jika kelewatan masa pengimejan dalam kedua-dua arah ini terlalu besar, ia akan menjadi sekejap Isyarat pendarfluor tidak boleh ditangkap dan diletakkan dengan tepat. Sebagai contoh, mikroskop pendarfluor pengimbasan laser pengujaan dua foton telah digunakan secara meluas dalam pengimejan neuro dan bidang lain sejak ia dicadangkan pada tahun 1990-an. Untuk melengkapkan pengimejan 3D, ia biasanya memerlukan berdozen atau bahkan ratusan lapisan imej 2D untuk ditindih dan dibina semula. Keseluruhan proses pengimejan 3D mengambil masa sekurang-kurangnya beberapa minit, dan kelajuannya sangat perlahan, jadi ia tidak dapat memenuhi pengimejan 3D dinamik organisma hidup." Jelas Dr. Yang Yanlong menjelaskan.
Pasukan pengimejan resolusi super Institut Optik dan Mekanik Xi'an, diketuai oleh penyelidik Baoli Yao dan Tong Ye, menggunakan pancaran laser fokus memanjang——pancaran Bessel untuk melengkapkan pengimbasan. Menghiris, pengimejan yang jelas bagi sampel 3D tebal pada satu masa. Penyelidik dari Institut Optik dan Mekanik Xi'an mengatasi kesukaran dan mereka bentuk peranti pengimbasan laser yang kompleks, yang merealisasikan pengimbasan pantas tiga darjah kebebasan bagi rasuk Bessel, dan boleh bertukar antara dua sudut tontonan mengikut urutan milisaat (seperseribu sesaat).
Apakah maksud ini? Dalam istilah orang awam, jika lebah terbang melewati kita, kita memerlukan dua mata untuk melihatnya pada masa yang sama, supaya otak dapat melihat dengan tepat kedudukannya. Jika mata kiri dan kanan membuka dan menutup secara bergantian, otak akan Adalah mustahil untuk menentukan dengan tepat kedudukan lebah. Penukaran cara teknikal baharu pada "peringkat milisaat" membolehkan pengimejan dwi-pandangan diselesaikan dalam sekelip mata, supaya perubahan dinamik tiga dimensi sampel boleh ditangkap dalam masa nyata.
Teknologi ini merealisasikan sistem pengimejan dan paparan stereomikroskopik masa nyata berdasarkan pengimbasan laser dwi-pandangan untuk kali pertama, dan kelajuan pengimejan tiga dimensinya adalah satu hingga dua urutan magnitud lebih tinggi daripada kaedah pengimbasan titik demi titik tradisional. Maksudnya, proses pengimejan yang dahulunya mengambil masa beberapa minit hingga berpuluh minit kini boleh disiapkan dalam beberapa saat. Sistem pengimejan stereomikroskopik dua foton ini menyediakan alat pemerhatian baharu untuk pengimejan masa nyata tiga dimensi dan paparan organisma hidup, yang boleh digunakan dalam Perhatikan laluan isyarat saraf sementara melalui rangkaian saraf. Difahamkan bahawa penyelidikan ini telah disokong oleh "Program Ratusan Bakat" Akademi Sains China dan Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China. Daripada pengesahan prinsip asas, penemuan dalam teknologi utama, hingga penyiapan prototaip prinsip, ia telah melalui pelbagai pautan daripada penyelidikan asas kepada penyepaduan aplikasi.
Pada masa ini, kumpulan penyelidik sedang menjalankan penyelidikan kerjasama mengenai aplikasi bioperubatan dengan institusi penyelidikan saintifik yang berkaitan di dalam dan luar negara, dan berharap untuk menggunakan teknologi ini dalam bidang pengimejan pantas tiga dimensi dan paparan organisma hidup secepat mungkin.
