Valo yhdistettynä aikapohjaiseen tietoon näkee syvemmälle kehon sisällä

Heleyttävä pikakaunistaja | Lumene VALO [NORDIC-C] | Aamurituaali (Saattaa 2019).

Anonim

Uudet valopohjaiset teknologiat, jotka helpottavat ihmiskehon sisäistä näkyvyyttä valaisemalla ja ilman leikkaamista kudosten lupaukseen mahdollistamaan sekä pienikokoiset, pestävät laitteet kuin pistokokein diagnoosiin ja tehokkaat uudet järjestelmät, jotka tarjoavat entistä enemmän tietoa ja jopa syvemmältä ihon alle.

Viimeaikaiset työt ja visionääriset tulevaisuussuunnat on esitetty yksityiskohtaisesti Antonio Pifferin uusiin avoimiin artikkeleihin ja Politecnico di Milano -konserniin ja Istituto di Fotonica e Nanotechnologie CNR: n julkaisusta, joka julkaistaan Journal of Biomedical Optics -seminaarissa SPIE: ltä, optiikan ja fotoniikan kansainväliselle yhteiskunnalle.

Artikkeli on osa erikoisosaa kliinisestä lähelle infrapunaspektroskopiasta ja kuvannosta vieraskirjoissa Marco Ferrari (Università degli Studi dell'Aquila), Joseph Culver (Washingtonin yliopiston lääketieteen oppilaitos St. Louis), Yoko Hoshi (Tokyo Metropolitan Institute lääketieteen) ja Heidrun Wabnitz (Physikalisch-Technische Bundesanstalt).

Ihmiskudosten ja niiden toimintojen injektoimattomien tutkimusten toivottavuus on herättänyt uusia fyysisiä käsitteitä, teoreettisia malleja, välineitä, mittausmenetelmiä ja sovelluksia. Huomata kirjoittajat "Uudet rajat aika-domain-diffuusioptiikalla".

Olemme aikakausijärjestelmien seuraavan sukupolven kynnyksellä, jossa on läpimurto suorituskyvyssä, koossa, kustannuksissa ja joustavuudessa, mikä voi vaikuttaa suuresti uusiin ja laajoihin sovelluksiin. Tämä läpimurto mahdollistaa vaikuttavat edistysaskeleet yksittäisen fotonin havaitsemisessa, jota edistävät korkeaenerginen fysiikka ja positroniemissiotomografiajärjestelmät.

Diffusoidussa optisessa kuvantamisessa valo ruiskutetaan keskipinnan, kuten kehon, pinnalle. Valosignaali lähetetään uudelleen muualle pinnalle ja analysoidaan sen muutoksen. Analyysi tuottaa tietoa kudosten kemiallisesta koostumuksesta, niiden tiheydestä ja muista näkökohdista.

Yksinkertaisimmat menetelmät vertaavat alkuperäisen signaalin jatkuvan aallon ominaisuuksia ja uudelleenlähetettyä valoa.

Järjestelmät, jotka myös analysoivat taajuus- tai aikamuutoksia valosignaalissa, tarjoavat lisätietoa. Nykyaikaiset huipputekniikan menetelmät käyttävät tekniikoita, jotka mahdollistavat signaalin aika-digitaalisen muuntamisen ja antavat entistä yksityiskohtaisempaa tietoa.

Jatkuvan aallon järjestelmille on jo kehitetty ajettavia aikadomeihin perustuvia laitteita, joiden avulla voidaan tutkia rintasyövän havaitsemista, aivokartoitusta, lihasten tarkkailua ja lipidien, luiden ja kollageenin eiinvastaista arviointia. Aika-alan tekniikoita on myös käytetty elintarvikkeiden, puun, lääkkeiden ja puolijohdetehojen räjähtämätöntä karakterisointiin.

Seuraavien 20 vuoden aikana tutkijat näkevät, että tällaiset järjestelmät tulevat pienemmiksi, mikä tekee niiden integroitumisesta pukeutuville laitteille helpompaa ja älykkäämpiä ja lisää niiden yleistä tarkkuutta kudoskomponenttien havaitsemisessa ja tunnistamisessa.

Tulevia laitteita voitaisiin käyttää aivojen tarkkailijoissa tai lihasoksimetreissä, jopa in vivo aivotoiminnan havaitsemiseksi moottorin tai kognitiivisten tehtävien aikana.

"Mikä tekee tulevasta teknologiasta ainutlaatuisen, on se, että se kykenee koettelemaan invasiivisesti ja syvemmälle ihmisten toimintoihin ja kemialliseen koostumukseen, mutta yksinkertaisilla henkilökohtaisilla laitteilla, joita voidaan käyttää kotona ja yhteensopiviksi normaalin elämän kanssa", Pifferi sanoi. Tällä hetkellä tavoittamattomat elimet ja toiminnot ovat käytettävissä, mukaan lukien sydän.

Melko yllättävää, Pifferi totesi lämpömittarin ja verenpainemittarin jälkeen, ettei monia muita henkilökohtaisen terveydenhuollon diagnostisia laitteita ole tuoda kotiin.

"Uudet älykkäät tunnistimet, jotka toimivat vuorovaikutteisesti ympäristössä ja välittävät piilotettuja sisäisiä tietoja pilvestä, kasaavat esineiden internetin kliinisten, teollisten ja kuluttajatason sovellusten hyväksi", hän sanoi.

"Ihmisen diagnostiikassa käytetyn valon käytön edistämiseen tarkoitettujen 20 vuoden aikana Journal of Biomedical Optics on havainnut tällaisten järjestelmien kehitystä kohti kannettavia, kompakteja kliinisiä instrumentteja", sanoi Ferrari, joka on kliinisen lähellä infrapunaspektroskopian edelläkävijä, mukaan lukien aikaiset aika-verkkotunnukset spektrin mittaukset ihmisen kyynärvarren suhteen. "Seuraavien 20 vuoden aikana voimme todennäköisesti sallia yhä suuremman vallankumouksen, kun syvälliset tunnistusominaisuudet kutistuvat pienikokoisiin älykuntoihin, jotka ovat kukin tehokkaampia kuin nykyään yksi väline."

Tutkimus siirtyy toisaalta kohti monimutkaisuutta, kuten hän totesi, satoja tai tuhansia älykkäitä optodeja tutkittaessa aivojen yhteyksiä, aivojen käyttäytymistä ja monia neurologisia häiriöitä.

Samanaikaisesti Ferrari sanoi, "Työ etenee myös kohti yksinkertaisen, pukeutuvan anturin tarjoamista avustamaan psykologeja ja neurofysiologeja ymmärtämään ihmisen käyttäytymistä monilla tasoilla, todellisissa ympäristöissä ja ärsykkeissä."

menu
menu