Pengetahuan Profesional

Penerokaan Tetingkap Pengimejan Inframerah Berhampiran

2021-10-09
Pengimejan pendarfluor telah digunakan secara meluas dalam pengimejan bioperubatan dan navigasi intraoperatif klinikal. Apabila pendarfluor merambat dalam media biologi, pengecilan penyerapan dan gangguan serakan akan menyebabkan kehilangan tenaga pendarfluor dan nisbah isyarat kepada hingar menurun, masing-masing. Secara umumnya, tahap kehilangan penyerapan menentukan sama ada kita boleh "melihat", dan bilangan foton yang bertaburan menentukan sama ada kita boleh "melihat dengan jelas". Di samping itu, autofluoresensi beberapa biomolekul dan cahaya isyarat dikumpulkan oleh sistem pengimejan dan akhirnya menjadi latar belakang imej. Oleh itu, untuk pengimejan biofluoresensi, saintis cuba mencari tetingkap pengimejan yang sempurna dengan penyerapan foton yang rendah dan penyebaran cahaya yang mencukupi.

Sejak 2009, ahli akademik Hongjie Dai dari Universiti Stanford di Amerika Syarikat telah menemui bahawa tingkap tisu biologi optik 1000-1700 nm (NIR-II, NIR-II) dibandingkan dengan 700-900 nm tradisional (NIR-I). Tingkap, penyebaran cahaya tisu biologi adalah lebih rendah, dan kesan pengimejan badan hidup adalah lebih baik.

Secara teorinya, kerana laluan optik foton bertaburan dalam media biologi adalah lebih panjang daripada foton balistik, penyerapan cahaya tisu lebih disukai akan menggunakan berbilang foton bertaburan, dengan itu menindas latar belakang bertaburan.

Baru-baru ini, kumpulan penyelidik Universiti Zhejiang Profesor Qian Jun dan rakan sejawatnya mendapati bahawa berbanding dengan zon inframerah dekat 1, penyerapan tisu biologi dalam tingkap zon dekat inframerah meningkat dengan ketara, dan kesan pengimejan bio berkait rapat. kepada penyerapan cahaya air. Atas dasar mengurangkan kesan penyebaran, kumpulan penyelidik percaya bahawa peningkatan dalam penyerapan air juga merupakan kunci untuk meningkatkan kesan pengimejan pendarfluor inframerah dekat in vivo.

Berdasarkan ciri-ciri penyerapan foton inframerah-hampir oleh air, kumpulan penyelidik memperhalusi lagi takrifan kawasan kedua inframerah-hampir kepada 900-1880 nm. Antaranya, kumpulan penyelidik mendapati bahawa penyerapan air yang tinggi 1400-1500 nm, apabila probe pendarfluor cukup terang, kesan pengimejan adalah yang terbaik, malah melebihi pengimejan kedua-b inframerah dekat yang diiktiraf (1500-1700 nm). , NIR- IIb). Oleh itu, jalur 1400-1500 nm yang telah diabaikan ditakrifkan sebagai tetingkap dua x (NIR-IIx) dekat-inframerah. Memfokuskan pada tingkap dua-x inframerah dekat, pasukan penyelidik telah mencapai pengimejan vaskular serebrum tetikus mendalam dan pengimejan organ dalam berbilang fungsi. Di samping itu, melalui pengiraan simulasi, kumpulan penyelidik mentakrifkan 2080-2340 nm sebagai satu lagi tetingkap pengimejan dalam jalur inframerah dekat-NIR-III (NIR-III).