Eksploracja okna obrazowania w bliskiej podczerwieni
2021-10-09
Obrazowanie fluorescencyjne jest szeroko stosowane w obrazowaniu biomedycznym i klinicznej nawigacji śródoperacyjnej. Gdy fluorescencja propaguje się w ośrodkach biologicznych, tłumienie absorpcji i zaburzenia rozpraszania spowodują odpowiednio utratę energii fluorescencji i spadek stosunku sygnału do szumu. Ogólnie rzecz biorąc, stopień utraty absorpcji decyduje o tym, czy możemy „widzieć”, a liczba rozproszonych fotonów decyduje o tym, czy „widzimy wyraźnie”. Ponadto autofluorescencja niektórych biomolekuł i światła sygnałowego są zbierane przez system obrazowania i ostatecznie stają się tłem obrazu. Dlatego do obrazowania biofluorescencyjnego naukowcy starają się znaleźć idealne okno obrazowania o niskiej absorpcji fotonów i wystarczającym rozpraszaniu światła.
Od 2009 roku akademik Hongjie Dai z Uniwersytetu Stanforda w Stanach Zjednoczonych odkrył, że optyczne okno biologiczne tkanki o długości 1000-1700 nm (NIR-II, NIR-II) jest porównywane z tradycyjnym 700-900 nm (NIR-I). Okno, rozpraszanie światła w tkance biologicznej jest mniejsze, a efekt obrazowania żywego ciała jest lepszy.
Teoretycznie, ponieważ droga optyczna rozproszonych fotonów w ośrodkach biologicznych jest dłuższa niż fotonów balistycznych, absorpcja światła przez tkanki będzie preferencyjnie zużywać wiele rozproszonych fotonów, tłumiąc w ten sposób rozproszone tło.
Niedawno grupa badawcza profesora Qian Juna z Uniwersytetu Zhejiang i jego współpracownicy odkryli, że w porównaniu ze strefą bliskiej podczerwieni 1, absorpcja tkanki biologicznej w oknie strefy bliskiej podczerwieni jest znacznie zwiększona, a efekt bioobrazowania jest ściśle powiązany do pochłaniania światła przez wodę. Opierając się na zmniejszeniu efektu rozpraszania, grupa badawcza uważa, że wzrost absorpcji wody jest również kluczem do poprawy efektu obrazowania fluorescencyjnego w bliskiej podczerwieni in vivo.
W oparciu o charakterystykę absorpcji fotonów bliskiej podczerwieni przez wodę, grupa badawcza doprecyzowała definicję drugiego obszaru bliskiej podczerwieni do 900-1880 nm. Wśród nich grupa badawcza stwierdziła, że wysoka absorpcja wody 1400-1500 nm, gdy sonda fluorescencyjna jest wystarczająco jasna, efekt obrazowania jest najlepszy, a nawet przewyższa uznane obrazowanie w bliskiej podczerwieni second-b (1500-1700 nm , NIR-IIb). Dlatego też pominięte pasmo 1400-1500 nm jest definiowane jako dwukrotne okno bliskiej podczerwieni (NIR-IIx). Skupiając się na dwukrotnym oknie bliskiej podczerwieni, zespół badawczy osiągnął głębokie obrazowanie naczyń mózgowych myszy i wielofunkcyjne obrazowanie narządów głębokich. Ponadto, poprzez obliczenia symulacyjne, grupa badawcza zdefiniowała 2080-2340 nm jako kolejne okno obrazowania w paśmie bliskiej podczerwieni – NIR-III (NIR-III).
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies.
Privacy Policy
