Pesquisadores da Duke University desenvolveram tecnologia fotoacústica funcional ultrarrápida
microscopia fotoacústica, queusado pelos cientistas, é baseado em uma combinação de luz e som. O laser direciona a luz para o tecido ou célula alvo. Sob a ação da luz, a célula aquece e se expande instantaneamente, criando uma onda ultrassônica, que é registrada por sensores.
Imagem: Xiaoyi Zhu et al., Nature Light: Science & Aplicativos
Os pesquisadores melhoraram o dispositivo para microscopia fotoacústica e também aplicaram aprendizado de máquina para melhorar a qualidade das imagens recebidas.
Sistema de digitalização multi-ângulo criado porcientistas, envia mais pulsos de laser em uma área maior, e um novo mecanismo de varredura permite que o scanner a laser e o sensor ultrassônico funcionem simultaneamente. Os desenvolvedores observam que essas mudanças dobraram a velocidade de seu dispositivo.
Na segunda fase, os cientistas criaram um algoritmo para máquinatreinamento, o que aumentou a resolução das imagens. Os pesquisadores treinaram a IA para identificar a vasculatura no cérebro usando mais de 400 imagens de cérebros de camundongos coletadas em experimentos anteriores. Embora cada cérebro seja único, o algoritmo aprendeu a identificar estruturas comuns e usou esse conhecimento para preencher pixels anteriormente ausentes.
"As imagens resultantes pareciam as mesmastão detalhadas quanto as imagens de alta resolução que normalmente obteríamos se corrêssemos em velocidades muito mais lentas e não tivéssemos que sacrificar todo o campo de visão”, diz Junjie Yao, um dos autores do estudo.
Os pesquisadores observam que, ao visualizarO cérebro precisa fazer duas coisas ao mesmo tempo. Por um lado, os instrumentos devem ser rápidos o suficiente para capturar eventos de curto prazo, como o disparo de um neurônio ou o movimento do sangue através de um capilar. E, ao mesmo tempo, eles devem mostrar atividade em diferentes escalas - em todo o cérebro ou no nível de uma artéria.
Você pode atingir esses objetivos individualmente, masé muito difícil fazê-los todos juntos. É como escolher entre um carro pequeno e rápido que é desconfortável para sentar ou um carro grande e espaçoso que não passa de 30 milhas por hora.
Junjie Yao, professor assistente de engenharia biomédica da Duke University, coautor do estudo
Pesquisadores planejam usar o UFF-PAM paraestudando doenças cerebrais como demência, Alzheimer ou mesmo COVID de longo prazo. Eles também planejam melhorar o dispositivo para imagens de órgãos como coração, fígado e placenta, que também estão em movimento e exigem imagens de alta velocidade.
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