Nature: viditelné světlo má potenciál nahradit rentgen
13.2.2015, Jan Vítek, aktualita
Časopis Nature popsal pokusy s viditelným spektrem světla, které by mohlo v budoucnu nahradit i rentgenové záření využívané v lékařství a laserové světlo by zase mohlo posloužit při operacích pro odstraňování nádorů.
Vědci vycházejí z toho, že viditelné světlo má schopnost procházet objekty, a to třeba i lidskou tkání, což si ostatně můžeme vyzkoušet sami s využitím silného světla, kterým si můžeme prosvítit třeba prsty. Světlo tak může jednoho dne nahradit rentgenové záření, které je pro organismus škodlivé, ovšem to samozřejmě nebude bez problémů. Potíž je v tom, že světlo je v objektu buď absorbováno, nebo se v průběhu procházení skrz něj značně rozptýlí. Úkolem vědců je využít tohoto rozptýleného světla a opět je "sestavit" tak, aby z něj mohl být vytvořen celkový obrázek.
Využili k tomu techniku, kterou si vypůjčili z astronomie, kde je využívána pro korekci zobrazovacích chyb, které v obrazu způsobila zemská atmosféra. V jejich případě je ale zemskou atmosférou lidské tělo, které na světlo přeci jen působí jinak. Výzkumníci si přizpůsobili astronomickou techniku s využitím laseru, jehož paprsek procházel prostorovým světelným modulátorem (zařízení ne nepodobné dnešním LCD displejům pro chytré telefony), jenž zpožďoval různé složky paprsku. Následně už paprsek prochází zkoumaným objektem, za nímž je detektor, který se snaží zjistit, odkud rozptýlené světlo přichází, aby mohl vytvořit celkový obrázek.
První zkoušky prý byly překvapivě úspěšné, ale byl tu prostor pro vylepšení. To zajistily ultrazvukové vlny, které se soustředí na jeden bod uvnitř objektu a pokud skrz něj projde světlo, trošku se změní jeho frekvence. Za objektem je pak umístěno zrcadlo, které zpět pošle jen světlo se změněnou frekvencí, to se vrátí do bodu, kde se soustředí ultrazvukové vlny a jeho energie posílí přicházející paprsky a pak opět nastoupí detektor, který postupně tvoří vnitřní mapu objektu. Musí se k tomu ale využít fluorescenční barvivo, které díky laseru vytvoří detekovatelnou záři a právě proto výzkumníci v tomto pokusu využili jen 50 mikrometrů velké a z fluorescenčního materiálu vyrobené řecké písmeno
Pokus byl tedy úspěšný a nakonec se podařilo vytvořit obrázek řeckého písmena. Bylo k tomu ale třeba zaměřit objekt několikrát pod různými úhly a teprve poté byl počítač schopen dát dohromady vzory a reprodukovat obraz. Výhodou této metody je, že původní zdroj laseru i konečný detektor jsou na stejném místě, ovšem bude třeba ji značně zrychlit, aby byla použitelná.
Touto metodou se ale už podařilo zmapovat myší ucho, což je slibný start a příslib, že by se skutečně mohl objevit zcela nový způsob nahlížení do útrob lidského těla. Metoda by se ale mohla využít třeba v archeologii a restaurování objektů, protože dá nahlédnout pod staré vstvy barev.
Zdroj: Nature
Využili k tomu techniku, kterou si vypůjčili z astronomie, kde je využívána pro korekci zobrazovacích chyb, které v obrazu způsobila zemská atmosféra. V jejich případě je ale zemskou atmosférou lidské tělo, které na světlo přeci jen působí jinak. Výzkumníci si přizpůsobili astronomickou techniku s využitím laseru, jehož paprsek procházel prostorovým světelným modulátorem (zařízení ne nepodobné dnešním LCD displejům pro chytré telefony), jenž zpožďoval různé složky paprsku. Následně už paprsek prochází zkoumaným objektem, za nímž je detektor, který se snaží zjistit, odkud rozptýlené světlo přichází, aby mohl vytvořit celkový obrázek.
První zkoušky prý byly překvapivě úspěšné, ale byl tu prostor pro vylepšení. To zajistily ultrazvukové vlny, které se soustředí na jeden bod uvnitř objektu a pokud skrz něj projde světlo, trošku se změní jeho frekvence. Za objektem je pak umístěno zrcadlo, které zpět pošle jen světlo se změněnou frekvencí, to se vrátí do bodu, kde se soustředí ultrazvukové vlny a jeho energie posílí přicházející paprsky a pak opět nastoupí detektor, který postupně tvoří vnitřní mapu objektu. Musí se k tomu ale využít fluorescenční barvivo, které díky laseru vytvoří detekovatelnou záři a právě proto výzkumníci v tomto pokusu využili jen 50 mikrometrů velké a z fluorescenčního materiálu vyrobené řecké písmeno
π
schované za neprůhledným materiálem. V případě využití ve zdravotnictví se tedy počítá se vstříknutím speciálního barviva do tkáně, což se používá už dnes.Pokus byl tedy úspěšný a nakonec se podařilo vytvořit obrázek řeckého písmena. Bylo k tomu ale třeba zaměřit objekt několikrát pod různými úhly a teprve poté byl počítač schopen dát dohromady vzory a reprodukovat obraz. Výhodou této metody je, že původní zdroj laseru i konečný detektor jsou na stejném místě, ovšem bude třeba ji značně zrychlit, aby byla použitelná.
Touto metodou se ale už podařilo zmapovat myší ucho, což je slibný start a příslib, že by se skutečně mohl objevit zcela nový způsob nahlížení do útrob lidského těla. Metoda by se ale mohla využít třeba v archeologii a restaurování objektů, protože dá nahlédnout pod staré vstvy barev.
Zdroj: Nature
