Изследователи от университета Дюк са разработили ултрабърза функционална фотоакустична технология
фотоакустична микроскопия, коятоизползван от учените, се основава на комбинация от светлина и звук. Лазерът насочва светлината към целевата тъкан или клетка. Под действието на светлината клетката се нагрява и моментално се разширява, създавайки ултразвукова вълна, която се записва от сензори.
Изображение: Xiaoyi Zhu et al., Nature Light: Science & Приложения
Изследователите подобриха устройството за фотоакустична микроскопия, а също така приложиха машинно обучение, за да подобрят качеството на входящите изображения.
Система за многоъгълно сканиране, създадена отучени, изпраща повече лазерни импулси върху по-голяма площ, а нов механизъм за сканиране позволява на лазерния скенер и ултразвуковия сензор да работят едновременно. Разработчиците отбелязват, че тези промени са удвоили скоростта на тяхното устройство.
На втория етап учените създадоха алгоритъм за машинаобучение, което увеличи разделителната способност на изображенията. Изследователите обучиха AI да идентифицира васкулатурата в мозъка, използвайки повече от 400 изображения на мозъци на мишки, събрани в предишни експерименти. Въпреки че всеки мозък е уникален, алгоритъмът се научи да идентифицира общи структури и използва това знание, за да попълни липсващите преди това пиксели.
„Получените изображения изглеждаха еднаквитолкова подробни, колкото изображенията с висока разделителна способност, които обикновено бихме получили, ако бягахме с много по-ниски скорости и не трябваше да жертваме цялото зрително поле“, казва Джунджи Яо, един от авторите на изследването.
Изследователите отбелязват, че при визуализиранеМозъкът трябва да прави две неща едновременно. От една страна, инструментите трябва да са достатъчно бързи, за да уловят краткотрайни събития, като изстрелването на неврон или движението на кръвта през капиляра. И в същото време те трябва да показват активност в различни мащаби - в целия мозък или на нивото на една артерия.
Можете да постигнете тези цели поотделно, номного е трудно да ги направиш всички заедно. Това е като да избираш между малка, бърза кола, в която е неудобно да седиш, или голяма, просторна кола, която не се движи над 30 мили в час.
Джунджи Яо, асистент по биомедицинско инженерство в университета Дюк, съавтор на изследването
Изследователите планират да използват UFF-PAM заизучаване на мозъчни заболявания като деменция, болест на Алцхаймер или дори дългосрочен COVID. Те също така планират да подобрят устройството за изобразяване на органи като сърцето, черния дроб и плацентата, които също са в движение и изискват високоскоростно изобразяване.
Прочетете още
Сравнете как лунното затъмнение е заснето от НАСА и Роскосмос
Никога не сте виждали Слънцето толкова близо. Публикувано видео от Solar Orbiter
Вояджър 1 изпраща странни данни. НАСА не разбира какво се случва