DGIST張振浩教授和黃宰淵教授共同研究小組在世界上首次發(fā)表了利用超聲波臨時制造的氣泡層，可以增加聚焦深度的研究成果。-超聲和光學成像專家的合作研究有望克服光學成像和治療深度的物理限制。



9月19日(星期一)，DGIST院長Yang Kook宣布，由Jin Ho Chang和Jae Youn Hwang教授領導的聯(lián)合研究小組開發(fā)了世界上第一個激光掃描顯微鏡技術，可以利用超聲波臨時產(chǎn)生的氣泡對生物組織進行更深入、更詳細的觀察。
光學成像和治療技術廣泛應用于生命科學研究和臨床實踐。然而，由于組織內(nèi)發(fā)生光學散射，光的透射率較低。因此，對深部組織的圖像采集和處理存在著固有的局限性。這極大地阻礙了應用領域的擴展。

為了克服這個問題，2017年，張金浩(Jin Ho Chang)教授的團隊設想，可以使用微米大小的氣泡，這種氣泡通常是組織暴露在高強度超聲下時觀察到的。他們開發(fā)了一種技術，利用超聲波臨時產(chǎn)生的氣泡，使光學散射方向與入射光的傳播方向一致，從而增加光的穿透深度。

Jin Ho Chang和Jae Youn Hwang教授的聯(lián)合研究團隊的重點是利用超聲波誘導的氣泡擴大光學成像技術的應用。共聚焦熒光顯微鏡是一種選擇性地檢測光焦平面上產(chǎn)生的熒光信號，并提供高分辨率、高對比度的微結構圖像，如癌細胞。它以其優(yōu)異的性能成為生命科學研究中應用最廣泛的儀器。然而，在超過100 μ m的深度時，由于組織內(nèi)部發(fā)生的光散射，光的焦點變得模糊，這大大限制了共聚焦熒光顯微鏡的應用和有效性。

為了增加光學成像方式如共聚焦熒光顯微鏡的最大成像深度，構成輻照光的光子不得出現(xiàn)光在組織中的散射而使其傳播方向扭曲的現(xiàn)象。然而，之前開發(fā)的基于超聲產(chǎn)生稀疏氣泡的方法并不能解決問題。

因此，本聯(lián)合研究小組開發(fā)了超聲波技術，在需要的區(qū)域形成氣泡層，在活體組織內(nèi)形成致密的氣泡(密度在90%以上)，并在獲取圖像的同時保持生成的氣泡。在這個氣泡層中，光子的傳播方向不會發(fā)生扭曲。因此，已經(jīng)通過實驗證明，光聚焦甚至在更深的生物組織中也是可能的。此外，將該技術(即超聲誘導組織透明)應用于共聚焦熒光顯微鏡，在世界上首次開發(fā)了超聲誘導光學清除顯微鏡(US-OCM)，成像深度是傳統(tǒng)共聚焦顯微鏡的6倍。

特別是本研究開發(fā)的US-OCM對組織沒有任何損傷，因為當超聲照射停止時，產(chǎn)生的氣泡消失了，光學性質(zhì)恢復到氣泡產(chǎn)生前的狀態(tài)，對活體是無害的。

DGIST電子工程與計算機科學系的Jin Ho Chang教授說:“通過與超聲和光學成像專家的密切合作，我們能夠克服現(xiàn)有光學成像和治療技術的固有限制。通過這項研究獲得的技術將應用于各種光學成像技術，包括多光子顯微鏡和光聲顯微鏡，以及光熱療法和光動力療法等幾種光學療法。這將通過增加圖像和處理深度來增強現(xiàn)有技術的應用?！?br/>
文章來源：http://www.ebiotrade.com/newsf/2022-10/20221008105931651.htm