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诊断成像

诊断成像

人眼的次衍射成像可视化光感受器,具有前所未有的细节

31 Mar 2021
光学成像设置
研究人员定制了这种自适应光学扫描光眼镜,通过策略性地阻挡仪器的各个位置来改善成像分辨率。 (礼貌:国家眼科学院Johnny Tam)

美国的研究人员提高了第三个将人眼成像的分辨率。这使它们能够更详细地将眼睛的杆和锥形光感受器的杆和锥形光感受器可视化,并且允许评估单个感光体。该组织的新成像技术可以促进早期检测年龄相关黄斑变性和增强对眼病治疗的监测,团队索赔。

年龄相关的黄斑变性是一种进步的眼部疾病和潜在视力丧失的主要原因。有年龄相关的黄斑变性的人失去了在中央视觉中看到细节的能力,因为他们的视网膜中心的细胞变得损坏。早期诊断和治疗对于保护视力至关重要,在黄斑变性和其他眼部疾病中。

“我们研究的目标是随着时间的推移在细胞水平下辨别与病情相关的变化,可能使疾病的较早探测器进行了更大的检测,” says 约翰尼坦,在这一点 全国眼学院 在马里兰州。除了改善视网膜组织中的退行性变化的监测中,增强的图像分辨率还可以帮助医生了解眼部疾病的治疗是否正在努力,协助开发和评估新疗法。

对眼睛的成像是挑战性的。像透镜和角膜一样的眼睛的斑点的光扭曲性能降低了图像分辨率。然后是考虑光的衍射极限,具有大多数传统技术,用于使用太多光对衍射极限进行成像,以安全地为眼睛安全。使用近红外光的电流视网膜成像技术的分辨率约为2-3μm,而最小的杆和锥形光感受器的直径为1-3μm。

改善超出衍射极限的分辨率,并允许这些单独的细胞进行区分,TAM和同事组合两种成像技术:环形瞳孔照明和亚气磁盘共焦检测。通过组合这两种方法,研究人员改善了称为自适应光学扫描光眼镜检查的传统视网膜成像技术,其使用可变形镜和计算方法来校正实时眼睛的光学缺陷。

环形瞳孔照明产生中空光束。这改善了光感受器的马赛克横向分辨率,而是降低了深度分辨率。然而,研究人员然后使用了一个非常小的针孔 - 被称为亚通风盘 - 以阻挡从眼睛回来的光,这使得它们能够重新获得深度分辨率。

“人们可能认为需要更多的光线来获得更好的形象,但我们证明我们可以通过战略性地阻挡我们仪器内的各个地点的光线来改进分辨率,” explains Tam. “这种方法会降低递送到眼睛的光的整体力量,使其成为实时成像应用的理想选择。”

研究人员在五名成年人上测试了他们的技术,没有眼病的迹象。描述他们的研究 光学,他们声称,与传统的自适应光学扫描光眼镜检查相比,这种方法通过33%和深度分辨率提高了33%和深度分辨率的分辨率。这允许它们揭示光感受器的亚细胞特征,这些感光感染者与以前的技术没有清晰可见。

Imaging photoreceptors

“具有亚细胞分辨率的非侵入性图像感光体的能力可用于跟踪单个细胞如何随时间变化,” says Tam. “例如,观察细胞开始退化,然后可能恢复,将是测试新治疗以防止失明的重要进步。”

研究人员说,这种明确改善了获得视网膜的更高分辨率图像的能力可以帮助回答有关感光体健康的基本问题。他们补充说,它们的技术提供了在基于点扫描的显微镜和成像方法中实现子衍射有限分辨率的直接方法。这可以使得人体中的细胞的常规子衍射成像,它们状态,并且在其他应用中有用,在那里具有低级别的图像重要的应用。

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者