Laserový skenovací stereomikroskop schopný 3D zobrazovania v reálnom čase
Pred niekoľkými dňami tím pre zobrazovanie v super rozlíšení Štátneho kľúčového laboratória prechodovej optiky a fotónovej technológie Inštitútu optiky a mechaniky Xi'an, Čínska akadémia vied, úspešne vyvinul dvojfotónový excitačný laserový skenovací stereo mikroskop v reálnom čase. .
Keď laboratórna myš vidí obrázok mačky, ako funguje jej mozog? Ako sa tieto nové informácie prenášajú v neurónovej sieti obsahujúcej desiatky miliónov neurónov? Ako pomocou optického mikroskopu nahliadnuť do tajomstva? Toto je Súčasný výskum biologických vied predstavuje nové výzvy pre zobrazovaciu technológiu pomocou optickej mikroskopie.
Pred niekoľkými dňami tím pre zobrazovanie v super rozlíšení Štátneho kľúčového laboratória prechodovej optiky a fotónovej technológie Inštitútu optiky a mechaniky Xi'an, Čínska akadémia vied, úspešne vyvinul dvojfotónový excitačný laserový skenovací stereo mikroskop v reálnom čase. . "Umožňuje nám to pozorovať dynamický trojrozmerný mikroskopický svet v reálnom čase ako sledovanie trojrozmerného filmu, bez svetelných rezov a časovo náročnej rekonštrukcie trojrozmerného obrazu." Dr. Yang Yanlong, hlavný člen tímu, povedal. Ukázalo sa, že konvenčná svetelná mikroskopia trpela dvoma problémami. Jedným problémom je, že zobrazovacia hĺbka ostrosti je veľmi malá a naraz je možné vidieť len tenkú vrstvu vzorky a nie je možné priamo vidieť trojrozmerné rozloženie vzorky. Ďalší zložitejší problém je: na napodobnenie ľudského vnímania trojrozmerného sveta pomocou binokulárneho videnia je potrebné Besselov lúč skenovať v dvoch smeroch. Ak je časové oneskorenie zobrazovania v týchto dvoch smeroch príliš veľké, bude prchavé. Fluorescenčný signál nemožno presne zachytiť a umiestniť. Napríklad dvojfotónová excitačná laserová skenovacia fluorescenčná mikroskopia bola široko používaná v neurozobrazovaní a iných oblastiach, pretože bola navrhnutá v 90. rokoch 20. storočia. Na dokončenie 3D zobrazovania si zvyčajne vyžaduje desiatky alebo dokonca stovky vrstiev 2D obrazov, ktoré sa prekrývajú a rekonštruujú. Celý proces 3D zobrazovania trvá najmenej niekoľko minút a rýchlosť je veľmi pomalá, takže sa nemôže vyrovnať dynamickému 3D zobrazovaniu živých organizmov,“ vysvetlil Dr. Yang Yanlong.
Zobrazovací tím s vysokým rozlíšením Xi'anského inštitútu optiky a mechaniky, vedený výskumníkmi Baoli Yao a Tong Ye, použil na dokončenie skenovania predĺžený zaostrený laserový lúč - Besselov lúč. Krájanie, jasné zobrazenie hrubých 3D vzoriek naraz. Výskumníci z Inštitútu optiky a mechaniky Xi'an prekonali ťažkosti a navrhli komplexné laserové skenovacie zariadenie, ktoré realizovalo rýchle skenovanie Besselových lúčov v troch stupňoch voľnosti a dokázalo prepínať medzi dvoma pozorovacími uhlami rádovo v milisekúndách (tisíciny druhý).
Čo to znamená? Laicky povedané, ak okolo nás preletí včela, potrebujeme dve oči, aby sme ju videli súčasne, aby mozog presne vnímal jej polohu. Ak sa ľavé a pravé oko striedavo otvárajú a zatvárajú, mozog bude Nie je možné presne určiť polohu včiel. Prepínanie nových technických prostriedkov na „milisekundovej úrovni“ umožňuje okamžité ukončenie duálneho zobrazenia, takže trojrozmerné dynamické zmeny vzorky možno zachytiť v reálnom čase.
Táto technológia po prvýkrát realizuje stereomikroskopický zobrazovací a zobrazovací systém v reálnom čase založený na laserovom skenovaní s dvojitým pohľadom a jej trojrozmerná rýchlosť zobrazovania je o jeden až dva rády vyššia ako pri tradičnej metóde bodového skenovania. To znamená, že proces zobrazovania, ktorý predtým trval minúty až desiatky minút, je teraz možné dokončiť za pár sekúnd. Tento dvojfotónový stereomikroskopický zobrazovací systém poskytuje nový pozorovací nástroj na trojrozmerné zobrazovanie a zobrazenie živých organizmov v reálnom čase, ktorý možno použiť pri pozorovaní prechodu prechodných nervových signálov cez neurónové siete. Rozumie sa, že tento výskum podporili „Program sto talentov“ Čínskej akadémie vied a Národnej nadácie pre prírodné vedy v Číne. Od overenia základných princípov, prelomov v kľúčových technológiách až po kompletizáciu prototypov princípov prešiel rôznymi prepojeniami od základného výskumu až po integráciu aplikácií.
V súčasnosti výskumná skupina uskutočňuje kooperatívny výskum biomedicínskych aplikácií s príslušnými vedecko-výskumnými inštitúciami doma aj v zahraničí a dúfa, že túto technológiu čo najskôr uplatní v oblasti trojrozmerného rýchleho zobrazovania a zobrazovania živých organizmov.
