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美国斯坦福大学利用多模光纤制造新型内窥镜
发布时间:2013-03-27    来源:网络   阅读次数:522 分享到:

    据国外媒体报道,内窥镜根本性改变了医学领域,在无需大手术的情况下,医生可以利用位于细长电线末端的摄像机窥视病人身体的内部。斯坦福大学的工程师进一步发展了该技术,他们制造了能看到单个细胞的最精细内窥镜。

   这种像针一样细的内窥镜能够对单个癌细胞进行成像,能够用于通常内窥镜不能使用的器官,例如大脑。这种超级精细内窥镜产生的创伤比通常内窥镜小得多。

   通常的内窥镜由多束光纤组成,其中一些传输照明光线,另一些用于传回拍摄到的影像。内窥镜中的纤维越多,图像的分辨率就越高,但同时也增加了内窥镜的体积。

  斯坦福大学Kahn研究小组制造的这种新型内窥镜仅仅使用了一束多模(multimode)光纤。多模光纤能够同时传输多路光线,其中“模”的含义就是光线所走的路径。他们能够使用这样的一条光纤同时传递用于照明的光线和反馈回来的影像。

  为了使其正常工作,Kahn的小组制造了一种叫做“空间光调制器”的光学元件。这种元件能够发射一种连续的激光束以随机的路径沿光纤传播。由于这种随机的路径,一旦光线射出光纤,就会产生一种斑点状样式,其中一些光线就会反射回光纤中,并由Kahn的小组开发的一种计算机程序对返回的斑点样式进行分析,然后获得图像。这种新技术产生的图像分辨率甚至比期望中的还要好,能够看清楚单个的细胞。

    针头粗细的内窥镜将潜在拍摄到单个癌细胞和病变器官,这将避免使用较大直径内窥镜进入人体带来的伤害,例如:大脑组织。同时,这个超级纤细内窥镜将比腹腔镜形成更小的伤疤。
    常规内窥镜都是采用多重光导纤维制成,它们能够照亮人体病变区域,并记录图像返回到观测者。内窥镜中纤维数量越多,图像的清晰度就更高,但是较多的纤维束将使内窥镜变得更粗。

                   美国科学家最新研制世界最纤细内窥镜相机,可观测拍摄人体单个细胞结构

   斯坦福大学卡恩带领的一支研究小组使用一个多模光纤建造了内窥镜,多模光纤能够沿着多种不同路线携带光线,研究小组的观点是使用单个纤维照亮物体并实现传输数据,这项技术存在的挑战是信息干扰,因为光线将沿着不同路径传输。
   为了实现这一点,卡恩带领研究小组建造了一种装置——空间光线调制器,该调制器能够以随机路径持续发送激光束至光纤上,由于采用随机路径,一旦光线离开光纤,将形成散斑图像,一些光线则反馈至光纤。
   研究小组设计的一个计算机程序能够分析反馈至光纤的散斑图像,并使用它们形成一个图像。这项技术将提高图像的分辨率,甚至远超出之前的预期,能够观测到单个细胞大小的物体。
卡恩在新闻发布会上指出,他已发现内窥镜在成像方面的诸多应用,当他们在人体内进行手术时能够研究细胞的详细状况。

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