デューク大学の研究者が超高速機能性光音響技術を開発
光音響顕微鏡、科学者によって使用され、光と音の組み合わせに基づいています。レーザーは、光を標的組織または細胞に向けます。光の作用により、細胞は加熱されて瞬時に膨張し、センサーによって記録される超音波を生成します。
画像: Xiaoyi Zhu 他、Nature Light: Science &アプリケーション
研究者たちは、光音響顕微鏡用のデバイスを改良し、機械学習を適用して着信画像の品質を向上させました。
によって作成されたマルチアングルスキャンシステム科学者は、より広い領域にさらに多くのレーザーパルスを送信し、新しいスキャンメカニズムにより、レーザースキャナーと超音波センサーを同時に動作させることができます。開発者は、これらの変更によりデバイスの速度が2倍になったことに注目しています。
第2段階では、科学者が機械のアルゴリズムを作成しました画像の解像度を上げるトレーニング。研究者は、以前の実験で収集されたマウスの脳の400以上の画像を使用して、脳内の血管系を識別するようにAIをトレーニングしました。各脳はユニークですが、アルゴリズムは一般的な構造を識別することを学び、その知識を使用して以前に欠落していたピクセルを埋めました。
「結果の画像は同じように見えましたはるかに遅い速度で実行し、視野全体を犠牲にする必要がなかった場合に通常得られる高解像度画像と同じくらい詳細です」と、研究の著者の1人である八尾淳二は述べています。
研究者は、視覚化するときに注意します脳は同時に2つのことをする必要があります。一方では、機器は、ニューロンの発火や毛細血管を通る血液の動きなどの短期的なイベントをキャプチャするのに十分な速度である必要があります。同時に、脳全体または1つの動脈のレベルで、さまざまなスケールで活動を示す必要があります。
これらの目標は個別に達成できますが、それらをすべて一緒に行うことは非常に困難です。それは、座り心地が悪い小さくて速い車か、時速30マイルを超えない大きくて広々とした車のどちらかを選ぶようなものです。
デューク大学の医用生体工学の助教授、研究の共著者である八尾淳二
研究者はUFF-PAMを使用して認知症、アルツハイマー病、さらには長期のCOVIDなどの脳疾患の研究。彼らはまた、心臓、肝臓、胎盤など、動きがあり高速イメージングを必要とする臓器をイメージングするためのデバイスを改善することも計画しています。
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