듀크대학교 연구진이 초고속 기능성 광음향 기술을 개발했습니다.
광음향 현미경,과학자들이 사용하는 빛과 소리의 조합을 기반으로 합니다. 레이저는 빛을 표적 조직이나 세포로 향하게 합니다. 빛의 작용으로 세포가 가열되고 즉시 팽창하여 초음파를 생성하고 센서에 의해 기록됩니다.
이미지: Xiaoyi Zhu 외, Nature Light: Science & 응용
연구원들은 광음향 현미경을 위한 장치를 개선하고 기계 학습을 적용하여 들어오는 이미지의 품질을 개선했습니다.
다각도 스캐닝 시스템 생성과학자들은 더 넓은 영역에 더 많은 레이저 펄스를 보내고 새로운 스캐닝 메커니즘을 통해 레이저 스캐너와 초음파 센서가 동시에 작동할 수 있습니다. 개발자는 이러한 변경으로 인해 장치 속도가 두 배로 향상되었음을 알 수 있습니다.
두 번째 단계에서 과학자들은 기계에 대한 알고리즘을 만들었습니다.이미지의 해상도를 높이는 훈련. 연구원들은 이전 실험에서 수집한 400개 이상의 마우스 뇌 이미지를 사용하여 뇌의 혈관 구조를 식별하도록 AI를 훈련했습니다. 각 뇌는 고유하지만 알고리즘은 공통 구조를 식별하고 해당 지식을 사용하여 이전에 누락된 픽셀을 채웠습니다.
"결과 이미지는 동일하게 보였습니다.이 연구의 저자 중 한 명인 Junjie Yao는 "훨씬 느린 속도로 달리고 전체 시야를 희생할 필요가 없다면 일반적으로 얻을 수 있는 고해상도 이미지만큼 상세합니다."라고 말했습니다.
연구원들은 시각화할 때뇌는 동시에 두 가지 일을 해야 합니다. 한편으로 기기는 뉴런의 발화 또는 모세관을 통한 혈액의 이동과 같은 단기 이벤트를 포착할 수 있을 만큼 충분히 빨라야 합니다. 그리고 동시에 뇌 전체 또는 한 동맥 수준에서 다양한 규모의 활동을 보여야 합니다.
이러한 목표를 개별적으로 달성할 수 있지만모두 함께 하는 것은 매우 어렵습니다. 그것은 앉기 불편한 작고 빠른 차와 시속 30마일을 넘지 않는 크고 넓은 차 중에서 선택하는 것과 같습니다.
연구의 공동 저자인 듀크 대학의 생물의학 공학과 조준지에 야오(Junjie Yao) 조교수
연구원들은 UFF-PAM을 사용하여치매, 알츠하이머 병 또는 장기간의 COVID와 같은 뇌 질환 연구. 또한 심장, 간, 태반과 같이 움직이고 고속 이미징이 필요한 장기를 이미징하는 장치를 개선할 계획입니다.
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