Duke universiteto mokslininkai sukūrė itin greitą funkcinę fotoakustinę technologiją
fotoakustinė mikroskopija, kurinaudojamas mokslininkų, yra pagrįstas šviesos ir garso deriniu. Lazeris nukreipia šviesą į tikslinį audinį ar ląstelę. Veikiant šviesai ląstelė įkaista ir akimirksniu plečiasi, sukurdama ultragarso bangą, kurią fiksuoja jutikliai.
Vaizdas: Xiaoyi Zhu et al., Nature Light: Science & Programos
Tyrėjai patobulino fotoakustinės mikroskopijos įrenginį, taip pat pritaikė mašininį mokymąsi, kad pagerintų gaunamų vaizdų kokybę.
Daugiakampė skenavimo sistema sukurta pagalmokslininkai, siunčia daugiau lazerio impulsų didesniame plote, o naujas nuskaitymo mechanizmas leidžia lazeriniam skaitytuvui ir ultragarsiniam jutikliui veikti vienu metu. Kūrėjai pastebi, kad šie pakeitimai padvigubino jų įrenginio greitį.
Antrajame etape mokslininkai sukūrė mašinos algoritmąmokymas, kuris padidino vaizdų skiriamąją gebą. Tyrėjai apmokė dirbtinį intelektą, kad nustatytų smegenų kraujagysles, naudojant daugiau nei 400 pelių smegenų vaizdų, surinktų ankstesniuose eksperimentuose. Nors kiekvienos smegenys yra unikalios, algoritmas išmoko identifikuoti bendras struktūras ir panaudojo šias žinias, kad užpildytų anksčiau trūkstamus pikselius.
„Gauti vaizdai atrodė taip pattokie išsamūs kaip didelės raiškos vaizdai, kuriuos paprastai gautume, jei bėgtume daug lėtesniu greičiu ir nereikėtų aukoti viso regėjimo lauko“, – sako vienas iš tyrimo autorių Junjie Yao.
Tyrėjai pažymi, kad vizualizuodamiSmegenys turi daryti du dalykus vienu metu. Viena vertus, instrumentai turi būti pakankamai greiti, kad užfiksuotų trumpalaikius įvykius, tokius kaip neurono užsidegimas arba kraujo judėjimas per kapiliarą. Ir tuo pačiu metu jie turėtų rodyti aktyvumą skirtingomis skalėmis – visose smegenyse arba vienos arterijos lygyje.
Šiuos tikslus galite pasiekti individualiai, tačiaulabai sunku juos visus padaryti kartu. Tai tarsi pasirinkimas tarp mažo, greito automobilio, kuriame nepatogu sėdėti, arba didelio, erdvaus automobilio, kurio greitis neviršija 30 mylių per valandą.
Junjie Yao, Duke universiteto biomedicinos inžinerijos docentas, tyrimo bendraautoris
Tyrėjai planuoja naudoti UFF-PAMtiria smegenų ligas, tokias kaip demencija, Alzheimerio liga ar net ilgalaikis COVID. Jie taip pat planuoja patobulinti prietaisą, skirtą organams, tokiems kaip širdis, kepenys ir placenta, kurie taip pat juda ir kuriems reikalingas greitas vaizdavimas.
Skaityti daugiau
Palyginkite, kaip NASA ir Roscosmos nufilmavo Mėnulio užtemimą
Jūs niekada nematėte Saulės taip arti. Paskelbtas „Solar Orbiter“ vaizdo įrašas
„Voyager 1“ siunčia keistus duomenis. NASA nesupranta, kas vyksta