تتيح موجات الضوء المهندسة التسجيل السريع لصور المجهر ثلاثي الأبعاد

رسم توضيحي مفاهيمي لاكتشاف تم حله محوريًا تم تحقيقه بواسطة هندسة واجهة الموجة للفحص المجهري بإبرة الضوء. الائتمان: يويتشي كوزاوا وآخرون.

تتيح تقنية مقترحة حديثًا الحصول السريع على الصور ثلاثية الأبعاد. المسح الواحد هو تقنية تتضمن بقعة ضوئية ممدودة تشبه “إبرة” تلتقط صورًا ثلاثية الأبعاد لعينة.

يمكن للطريقة الجديدة ، التي طورها باحثون من جامعة توهوكو وجامعة أوساكا ، التقاط صور ثلاثية الأبعاد بسرعة دون تحريك مستوى المراقبة – وهو أمر ضروري في الليزر مسح المجاهر.

الفحص المجهري الضوئي موجود في كل مكان وحيوي لمختلف المجالات بما في ذلك علوم الحياة والتشخيص الطبي. نظرًا لأن العديد من الخلايا أو الأنسجة البيولوجية معقدة هيكليًا ، فإن المراقبة ثلاثية الأبعاد أمر بالغ الأهمية. الفحص المجهري للمسح بالليزر هو نهج تمثيلي وراسخ يتيح المراقبة ثلاثية الأبعاد عن طريق مسح نقطة محورية على العينة. تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية في الإجراء الذي يستغرق وقتًا طويلاً لأنه يتضمن الحصول على صورة ثنائية الأبعاد بشكل متكرر يتطلب تغيير مستوى المراقبة.

استخدم الباحثون بقعة ليزر ممتدة على طول الاتجاه المحوري ، يشار إليها باسم “خفيفة إبرة ، “كإضاءة في الفحص المجهري للمسح بالليزر. بشكل عام ، يعد استخدام مثل هذه الإبرة الضوئية طريقة شائعة تنتج صورًا ذات تركيز عميق تلتقط نطاق العمق الممتد للعينات دون تشويش. ومع ذلك ، يوفر هذا الأسلوب فقط صورة ثنائية الأبعاد ، التي لا تتضمن أي معلومات عمق لعينة.

الحصول على معدل الفيديو من حبة مضان 1 ميكرون معلقة في الماء. تم تسجيل المنطقة ثلاثية الأبعاد بمدى عمق 20 ميكرون بشكل متكرر عن طريق المسح ثنائي الأبعاد لإبرة ضوئية بمعدل 31 هرتز. الائتمان: يويتشي كوزاوا وآخرون.

كان الحل الذي اقترحه الباحثون هو معالجة إشارات التألق المنبعثة من العينات من خلال تقنية تعتمد على التصوير المجسم الناتج عن الكمبيوتر (CGH). لقد ابتكروا صورة ثلاثية الأبعاد ليتم تطبيقها على التألق المنبعث من مواضع العمق المختلفة داخل العينة. تم تصميم هذه الصورة العاكسة ثلاثية الأبعاد لإنتاج صور متحولة أفقيًا ومنفصلة مكانيًا في مستوى الكاشف اعتمادًا على موضع عمق الكائنات. باستخدام هذه التقنية ، يمكن تسجيل معلومات العمق كمعلومات جانبية في وقت واحد ، مما يسمح ببناء صور ثلاثية الأبعاد دون تغيير مستوى المراقبة.

باستخدام هذا المبدأ ، طور الباحثون نظامًا مجهريًا مزودًا بمُعدِّل الضوء المكاني ، وهو جهاز يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر لإظهار CGH. أنشأ نظام المجهر المطور صورة ثلاثية الأبعاد من مسح ثنائي الأبعاد لإبرة ضوئية لمدى عمق 20 ميكرون. سجل هذا النظام أفلامًا ثلاثية الأبعاد لحركات ديناميكية لخرز بحجم ميكرون معلق في الماء ، وهو أمر نادرًا ما يتم تحقيقه بواسطة الليزر الموجود يتم المسح المجاهر.

أظهر الباحثون أيضًا الحصول الفوري على الصور ثلاثية الأبعاد لعينات بيولوجية سميكة بسرعة تزيد عشر مرات عن التقنية التقليدية. سوف يتم تسريع التقنية المقترحة بشكل ملحوظ الحصول على الصور في مختلف المجالات البحثية والصناعية ، حيث تعد مراقبة الصور ثلاثية الأبعاد وتقييمها أمرًا ضروريًا. يخطط الباحثون الآن لتوسيع نطاق تطبيق الطريقة المقترحة على الأنظمة المصغرة ، مستهدفين استخدامها في التطبيقات العملية.

تم نشر البحث في البصريات الطبية الحيوية اكسبرس.

---

يسمح المجهر الجديد بالتصوير البصري ثلاثي الأبعاد عالي الإنتاجية

---

معلومات اكثر:
Yuichi Kozawa et al ، الفحص المجهري للإبرة الضوئية المصمم لواجهة الموجة للتصوير الحجمي السريع المحوري محوريًا ، البصريات الطبية الحيوية اكسبرس (2022). DOI: 10.1364 / BOE.449329.001

مقدمة من
جامعة توهوكو

الاقتباس: تمكّن موجات الضوء الهندسية من التسجيل السريع لصور المجهر ثلاثية الأبعاد (2022 ، 8 مارس) تم استردادها في 8 مارس 2022 من https://phys.org/news/2022-03-enable-rapid-3d-microscope-images.html

هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بصرف النظر عن أي تعامل عادل لغرض الدراسة أو البحث الخاص ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.