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用于體內(nèi)成像的無(wú)透鏡熒光顯微鏡

2018-03-14 14:35

顯微鏡在生命科學(xué)領(lǐng)域是一種無(wú)處不在的工具，它們的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到了臨床實(shí)踐中。通過(guò)顯微鏡，醫(yī)生可以對(duì)眼睛展開(kāi)檢查，檢查組織是否有癌癥跡象，并借助其進(jìn)行手術(shù)。但是，顯微鏡體積龐大，無(wú)法使用它們對(duì)身體內(nèi)部的很多區(qū)域進(jìn)行成像；而且，光學(xué)鏡頭無(wú)法同時(shí)提供完美的大視場(chǎng)和高分辨率。

為了克服這些障礙，來(lái)自萊斯大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種根本不使用任何透鏡的顯微鏡：該顯微鏡尺寸非常小，可以附著在內(nèi)窺鏡頂端，從而被用作植入物植入體內(nèi)，以便長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)大腦活動(dòng)以及執(zhí)行其它由于現(xiàn)有顯微鏡龐大尺寸而未進(jìn)行嘗試的應(yīng)用。

萊斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的廣域視角熒光顯微鏡可以集中在幾立方毫米的體積上，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)微米級(jí)的成像細(xì)節(jié)。此外，還可以通過(guò)增加傳感器的尺寸進(jìn)而增加廣域視角的大小。由于所使用的傳感器是傳統(tǒng)的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）檢測(cè)器，所以這一切都不是問(wèn)題。

為了能夠形成清晰、高質(zhì)量的圖像，該設(shè)備依賴于“振幅光罩”，這似乎是一個(gè)精確設(shè)計(jì)的衍射光柵。傳感器捕獲通過(guò)“振幅光罩”的光線，該光線看起來(lái)與正在成像的對(duì)象完全不同。為了形成最終圖像，需要通過(guò)涉及“振幅光罩”的算法將成像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成高分辨率圖像。

由于該設(shè)備在距離顯微鏡一定距離范圍內(nèi)生成聚焦圖像，因此可以在幾立方毫米的體積內(nèi)創(chuàng)建3D影像。