ทีมนักวิจัยในสหราชอาณาจักรได้ออกแบบกล้องเอนโดสโคปแบบใหม่ที่ใช้เสียงและแสงในการถ่ายภาพตัวอย่างเนื้อเยื่อในระดับโมเลกุล โดยอ้างอิงจากเครื่องตรวจจับที่มีขนาดเล็กพอที่จะใส่เข้าไปในเข็มทางการแพทย์ได้ ในการศึกษาของพวกเขาWenfeng Xiaและเพื่อนร่วมงานที่King’s College LondonและUniversity College Londonได้ปรับปรุงลักษณะสำคัญหลายประการของเทคนิคการถ่ายภาพด้วยโฟโตอะคูสติก ทำให้มั่นใจได้ว่าจะได้เวลา
ถ่ายภาพที่รวดเร็วโดยไม่ต้องลดขนาดอุปกรณ์ที่ต้องใช้
การส่องกล้องด้วยแสงเป็นเทคนิคล้ำสมัยที่รวมอัลตราซาวนด์เข้ากับการถ่ายภาพด้วยกล้องส่องกล้องเพื่อสร้างภาพทางการแพทย์ 3 มิติ ทำงานโดยส่งคลื่นแสงเลเซอร์ผ่านใยแก้วนำแสงของกล้องเอนโดสโคป ซึ่งถูกดูดซับโดยโครงสร้างระดับจุลภาคภายในร่างกาย ขณะที่พวกมันดูดซับพลังงานของแสง โครงสร้างเหล่านี้จะสร้างคลื่นอะคูสติก ซึ่งเครื่องตรวจจับอัลตราซาวนด์แบบเพียโซอิเล็กทริกจะตรวจจับและแปลงเป็นภาพ
เทคนิคนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถเลือกโครงสร้างระดับจุลภาคได้หลากหลาย ตั้งแต่เซลล์แต่ละเซลล์ไปจนถึงสายดีเอ็นเอ ได้กล่าวถึงข้อจำกัดหลายประการของกล้องเอนโดสโคปแบบออปติคัลล้วนแล้ว รวมทั้งการไม่สามารถเจาะผ่านเซลล์ได้มากกว่าสองสามชั้น แม้จะมีข้อดีเหล่านี้ การส่องกล้องด้วยแสงก็ยังคงต้องแลกมาด้วย: เพื่อให้ได้ความเร็วในการถ่ายภาพที่สูงขึ้น ต้องใช้เครื่องตรวจจับอัลตราซาวนด์ขนาดใหญ่และมีราคาแพงกว่า ซึ่งจำกัดความสามารถในการนำไปใช้ในการผ่าตัดที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด
เพื่อรับมือกับความท้าทายนี้ ทีมของ Xia ได้แนะนำแนวทางใหม่ การออกแบบ – รายงานในBiomedical Optics Express – อันดับแรกมี “กระจกไมโครดิจิตอล” ที่มีอาร์เรย์ของกระจกไมโครสโคปเกือบหนึ่งล้านชุด ซึ่งแต่ละตำแหน่งสามารถปรับได้อย่างรวดเร็ว นักวิจัยใช้การตั้งค่านี้เพื่อสร้างรูปร่างหน้าคลื่นของลำแสงเลเซอร์ที่ใช้ในการสแกนตัวอย่างอย่างแม่นยำ
แทนที่จะใช้เครื่องตรวจจับอัลตราซาวนด์แบบเพียโซอิเล็กทริก นักวิจัยได้แนะนำเครื่องฉายภาพด้วยแสงขนาดเล็กที่เทอะทะน้อยกว่ามาก ติดตั้งเข้ากับส่วนปลายของใยแก้วนำแสง
อุปกรณ์นี้มีตัวเว้นวรรคอีพ็อกซี่ที่เปลี่ยนรูปได้ซึ่งคั่นกลางระหว่าง
กระจกพิเศษคู่หนึ่ง คลื่นอัลตราซาวนด์ที่เข้ามาทำให้อีพ็อกซี่เปลี่ยนรูป ทำให้ระยะห่างระหว่างกระจกเปลี่ยนไป สิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในการสะท้อนแสงของไมโครเรโซเนเตอร์ เนื่องจากกล้องเอนโดสโคปถูกสแกนด้วยแรสเตอร์เหนือตัวอย่าง
เมื่อตรวจสอบด้วยเลเซอร์ตัวที่สอง ซึ่งส่งไปยังส่วนปลายของกล้องเอนโดสโคปตามใยแก้วนำแสงที่แยกจากกัน รูปแบบเหล่านี้จะเปลี่ยนแปลงปริมาณของแสงที่สะท้อนกลับไปตามเส้นใย ด้วยการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ อัลกอริทึมที่พัฒนาโดยทีมสามารถสร้างภาพของตัวอย่างและใช้เพื่อคำนวณว่าสามารถปรับหน้าคลื่นของเลเซอร์สแกนอย่างไรเพื่อให้ได้ภาพที่เหมาะสมที่สุด ด้วยข้อมูลนี้ ไมโครมิเรอร์ดิจิทัลจะถูกปรับตามนั้น และกระบวนการจะทำซ้ำ
ด้วยการปรับความยาวโฟกัสของลำแสงเลเซอร์สแกน กล้องเอนโดสโคปยังสามารถสแกนตัวอย่างจากพื้นผิวลงไปที่ความลึก 20 µm ทำให้ทีมของ Xia สามารถสร้างภาพ 3 มิติที่เหมาะสมได้แบบเรียลไทม์
เพื่อแสดงให้เห็นถึงความสามารถพิเศษเหล่านี้ นักวิจัยได้ใช้อุปกรณ์ของพวกเขาในการถ่ายภาพกลุ่มเซลล์เม็ดเลือดแดงของหนู ซึ่งกระจายไปทั่วพื้นที่ประมาณ 100 µm กล้องเอนโดสโคปจะสร้างภาพ 3 มิติของเซลล์ด้วยความเร็วประมาณ 3 เฟรมต่อวินาทีด้วยการต่อภาพโมเสกของการสแกนด้วยโฟโตอะคูสติกเข้าด้วยกัน
จากความสำเร็จของพวกเขา ตอนนี้ Xia และเพื่อนร่วมงานหวังว่ากล้องเอนโดสโคปของพวกเขาจะเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดความก้าวหน้าใหม่ๆ ในการผ่าตัดที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด ซึ่งช่วยให้แพทย์สามารถประเมินการสร้างเนื้อเยื่อในระดับโมเลกุลและระดับเซลล์ได้แบบเรียลไทม์ ในการศึกษาในอนาคต ทีมงานจะมุ่งสำรวจว่าปัญญาประดิษฐ์สามารถช่วยเพิ่มความเร็วในการถ่ายภาพด้วยโฟโตอะคูสติกได้อย่างไร
แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง
