Новый метод оптической визуализации, который впервые позволяет количественно определять оптические свойства сильно мутных сред, а также концентрацию функциональных хромофоров в тканях с высокой скоростью, разработали исследователи из университета Бэйхан, 27 декабря сообщает Phys.org.

Метод основан на новой диффузной оптической технологии, названной визуализацией в пространственной частотной области (SFDI). Он может количественно определять оптические свойства мутных сред бесконтактным способом без меток, а его схема обнаружения на основе камеры делает его по сути широкополосным.

Чтобы устранить узкое место, связанное со скоростью измерения, исследователи предложили полутоновую стратегию, позволяющую значительно увеличить скорость SFDI — примерно на два порядка — без дополнительных затрат или модификации системного оборудования.

Ученые сравнили полутоновый SFDI с обычными измерениями SFDI на множестве оптических фантомов с широким спектром оптических свойств, а также на человеческих тканях in vivo.

Они также продемонстрировали динамический мониторинг оптических свойств широкого поля и концентраций функциональных хромофоров в коре головного мозга крыс с помощью предлагаемого полутонового SFDI.

«Насколько нам известно, это первая демонстрация бесконтактной визуализации количественных оптических свойств сильно мутных сред без меток со скоростью килогерц. Представленная методика может пространственно отображать количественные свойства оптического поглощения и рассеяния с максимальной скоростью 7,6 кГц в сильно мутных средах и может отображать абсолютные функциональные концентрации хромофора в ткани с максимальной скоростью 3,8 кГц», — отметили ученые.

Эта работа имеет несколько важных последствий для научных исследований и инженерных приложений. Например, картирование функций коры головного мозга имеет фундаментальное значение для науки о мозге, неврологии и когнитивной психологии.

Результаты помогут открыть новое направление, как для фундаментальных исследований, так и для трансляционных приложений, включая науку о мозге и гидродинамику.