Исследователи показали, что технология распознавания заимствованных из квантовой оптики может быть использована для проведения оптической когерентной томографии (окт) с гораздо более низкой световой мощности, чем было возможно ранее. Это может значительно улучшить качество изображения доступен с октября, используемых для медицинского применения.
Октября использует свет, чтобы обеспечить высокое разрешение 3D изображения в неинвазивным способом. Хотя он широко используется для применения в офтальмологии, октября также может быть использован для изображения многих других частях тела, таких как кожа и внутри ушей, рот, артерии и желудочно-кишечного тракта.
«Для клинического применения, будучи в состоянии проанализировать октября с низкой освещенности мощность имеет решающее значение, потому что нормы безопасности ограничивают уровни интенсивности света, которые могут быть использованы», — сказал руководитель исследовательской группы Сильвия Kolenderska из Университета Окленда в Новой Зеландии. «В некоторых случаях эти уровни власти не достаточно высока для достижения хорошего качества изображения.»
В оптическое общество (OSA) журнал Optics письма, исследователи описывают, как они заменили стандартные детекторы октября с сверхпроводниковых однофотонных детекторов (SSPDs), технология, используемая в квантовой оптике различить отдельные фотоны. Эта установка позволила им добиться хорошего качества изображения с уровнями мощности до 1 млн. раз меньше, чем тех, в настоящее время используется в инструментах октября.
«В будущем, если один фотон-технология обнаружения может быть значительно меньше и дешевле, а линейку портативных диагностических аппаратов, основанный на легкой основе визуализации могут быть созданы для безопасного самодиагностики целях выходя из дома», — сказал Kolenderska.
Захват одиночных фотонов
Исследователи придумали новую схему обнаружения при разработке метода окт на основе квантовых света, для которых SSPDs были центральными. Вскоре они поняли, что SSPDs также может быть использован в стандартном расположении октября для повышения чувствительности.
«Потому что SSPDs могут обнаруживать одиночные фотоны, инструментом октября их применение требует лишь небольшое количество света по сравнению с тем, в настоящее время используется в современных станках октября», — сказал Kolenderska. «Тем не менее, он по-прежнему производит высокая детализация изображений, сопоставимых с существующими системами октября.»
Включение SSPDs в стандартную систему октября требуются некоторые изменения в типичной оптической системой. Современные инструменты работы октября по различающий цветов, или длин волн света, отраженного от объекта. Эта длина волны дискриминации могут быть выполнены с помощью одного детектора пикселей, в то время как источник света производит один длин волн одновременно или это можно сделать с помощью дифракционной решетки, которая разделяет свет на разных длинах волн, как на призму, так и камеру, которая распознает эти волны.
Ученые использовали волокна вместо решетки, чтобы отделить различные цвета, каждый из которых двигаются с разной скоростью вниз волокна. На выходе волокна концов, они использовали SSPD для захвата разных цветов, как они прибывают в разное время. Это позволило светового спектра приобретаемых для реконструкции изображений октября.
Малоэнергичный свет дает высокое качество изображения
Для демонстрации новой системы обнаружения, исследователи приобретенных изображений октября стека из трех видов стекла и кусочек луковицы, который представляет собой биологический образец. Они получили хорошее качество изображения в обоих образцах на уровнях интенсивности света, по крайней мере, на пять порядков ниже, чем те, которые установлены нормами безопасности.
«Наши результаты показывают, что новый метод обнаружения может позволить качество изображения октября в разных частях тела, особенно чувствительных органов, таких как глаза, не заботясь о высоком уровне безопасность с точки зрения силы света», — сказал Kolenderska. «В самом деле, SSPD будет повреждено и не подлежит ремонту задолго до Даже 1% уровень безопасности будет достигнут.»
Исследователи, однако, заметить артефакты-элементы, которые не соответствуют структуре образца — в образах октября они приобрели. Они появляются, потому что система обнаружения обнаруживает все виды взаимодействий между фотонами, не только те, которые необходимы, чтобы восстановить реальное изображение. Они экспериментируют, чтобы найти лучший способ предотвратить эти артефакты без ущерба для скорости обработки изображений, которые будут иметь важное значение для поддержания клинического применения.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!