激光网3月14日消息，在医学成像领域，有相当多的不同技术可以根据生物组织与可见光的不同相互作用从生物组织中提取信息。在过去的十年中，专注于定量相位成像的研究激增，其中包括捕获和分析光在通过样品时相位如何变化。
除了相位信息外，细胞或组织与偏振光相互作用的方式以及这些相互作用如何根据偏振方向而变化，都可以为诊断某些病理学或研究生物过程提供有用的信息。
虽然有一些方法可以提取相位和各向异性信息以创建断层扫描 3D 重建，但这些技术通常昂贵且设置复杂，这限制了它们在临床应用中的使用。
在最近的一项研究中，包括杜克大学的Roarke Horstmeyer教授和Shiqi Xu博士在内的一个国际研究小组着手解决这些局限性。
正如《先进光子学》所报道的那样，研究人员开发了一种新的成像技术，称为张量断层扫描傅里叶叠层成像。该方法可用于同时从生物样品中获取定量相位和偏振敏感信息。
T2oFu 的一个关键特征是其廉价的光学设置。该系统包括一个可单独寻址的 LED 矩阵作为照明源。为了获得与偏振相关的信息，该系统还在照明和样品之间采用了一个圆偏振器，以及一个偏振敏感相机。
为了用这种装置重建偏振敏感的定量相位断层扫描，研究团队开发了T2oFu 从头开始的重建模型。基于光传播理论，他们推导出了一个准确描述实验测量的数学模型。
随着实验装置和理论框架的建立，该团队通过一系列实验将他们的方法付诸实践。首先，他们用各向异性和相位信息重建了肌肉纤维的详细3D图像，获得了单个肌肉细丝的清晰视图。这对诊断目的具有重要意义。
Horstmeyer博士解释说：“骨骼肌纤维中内在信号的高对比度和高分辨率结构成像对于及时检测可能导致骨骼肌病的肌原纤维组织变化非常重要。“目前，3D肌肉组织通常由复杂而昂贵的系统成像，例如二次谐波产生显微镜。值得注意的是，我们廉价的基于LED的系统显示出与SHG成像文献中描述的结果相似的结果。
然后，研究人员对患有心脏淀粉样变性的心脏组织样本进行了成像，这是一种高度致命的疾病，仅在美国就影响了12000多名患者。
“在目前的实践中，活检的心脏组织首先被冷冻并切成薄片，然后用红色染料染色，并在交叉偏振显微镜下进行检查，”徐博士评论道。“在我们的测量中，各向异性重建的结构与描绘淀粉样变性特征的彩色染色交偏振图像高度相关。因此，拟议的方法可能有助于将来的快速现场检查。
总体而言，T2oFu似乎是一种强大而实用的技术，可以使偏振和相位成像更容易获得。进一步的改进有望使更多的科学家和医生可以使用这个工具，为更好的诊断和更深入地了解我们的身体照亮道路。
