Endoskopi Tanpa Lensa Baru Menghadirkan Pencitraan 3D Struktur Subseluler Tanpa Optik Tradisional

Masyarakat Optik, Washington, DC

Para peneliti telah mengembangkan endoskopi kalibrasi mandiri baru yang menghasilkan gambar 3D objek yang lebih kecil dari sel tunggal tanpa lensa atau komponen optik, listrik, atau mekanis apa pun. Ujung endoskopi hanya berukuran 200 mikron – kira-kira selebar beberapa helai rambut manusia yang dipilin menjadi satu. Sebagai alat invasif minimal untuk pencitraan fitur di dalam jaringan hidup, endoskopi yang sangat tipis dapat memungkinkan berbagai penelitian dan aplikasi medis.

Para peneliti telah mengembangkan endoskopi kalibrasi mandiri baru yang menghasilkan gambar 3D objek yang lebih kecil dari satu sel. (Kredit:Czarske, TU Dresden, Jerman)

Endoskopi konvensional menggunakan kamera dan lampu untuk menangkap gambar di dalam tubuh. Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti telah mengembangkan cara alternatif untuk menangkap gambar melalui serat optik, menghilangkan kebutuhan akan kamera besar dan komponen besar lainnya, sehingga memungkinkan endoskopi yang jauh lebih tipis. Meskipun menjanjikan, teknologi ini memiliki keterbatasan seperti ketidakmampuan mentoleransi fluktuasi suhu atau pembengkokan dan puntiran serat.

Kendala utama dalam menjadikan teknologi ini praktis adalah memerlukan proses kalibrasi yang rumit — dalam banyak kasus saat fiber sedang mengumpulkan gambar. Untuk mengatasi hal ini, para peneliti menambahkan pelat kaca tipis, setebal 150 mikron, ke ujung bundel serat koheren, sejenis serat optik yang biasa digunakan dalam aplikasi endoskopi. Bundel serat koheren yang digunakan dalam percobaan ini memiliki lebar sekitar 350 mikron dan terdiri dari 10.000 inti.

Ketika inti serat pusat diterangi, ia memancarkan sinar yang dipantulkan kembali ke dalam bundel serat dan berfungsi sebagai bintang pemandu virtual untuk mengukur bagaimana cahaya ditransmisikan. Hal ini dikenal sebagai fungsi transfer optik, yang menyediakan data penting yang digunakan sistem untuk mengkalibrasi dirinya sendiri dengan cepat.

Komponen utama dari pengaturan baru ini adalah modulator cahaya spasial, yang digunakan untuk memanipulasi arah cahaya dan mengaktifkan pemfokusan jarak jauh. Modulator cahaya spasial mengkompensasi fungsi transfer optik dan gambar pada bundel serat. Cahaya yang dipantulkan kembali dari bundel serat ditangkap pada kamera dan ditumpangkan dengan gelombang referensi untuk mengukur fase cahaya. Posisi bintang pemandu virtual menentukan fokus instrumen, dengan diameter fokus minimal kira-kira satu mikron. Para peneliti menggunakan lensa adaptif dan cermin galvometer 2D untuk mengalihkan fokus dan memungkinkan pemindaian pada kedalaman berbeda.

Tim menguji perangkat mereka dengan menggunakannya untuk menggambarkan spesimen 3D di bawah kaca penutup setebal 140 mikron. Memindai bidang gambar dalam 13 langkah sepanjang 400 mikron dengan kecepatan gambar 4 siklus per detik, perangkat berhasil mencitrakan partikel di bagian atas dan bawah spesimen 3D. Namun, fokusnya menurun seiring dengan bertambahnya sudut cermin galvometer. Para peneliti menyarankan penelitian di masa depan dapat mengatasi keterbatasan ini. Selain itu, penggunaan pemindai galvometer dengan kecepatan bingkai lebih tinggi dapat memungkinkan perolehan gambar lebih cepat.

Pendekatan ini memungkinkan kalibrasi dan pencitraan real-time dengan tingkat invasif minimal, yang penting untuk pencitraan 3D in-situ, manipulasi sel mekanis berbasis laboratorium pada chip, optogenetika in vivo jaringan dalam, dan inspeksi teknis lubang kunci.

Untuk informasi lebih lanjut, hubungi Alamat email ini dilindungi dari robot spam. Anda perlu mengaktifkan JavaScript untuk melihatnya..