光纤成像方法促进了阿尔茨海默病的研究

一根像头发一样薄的光纤有望用于对患者大脑进行微创深部组织研究，以显示阿尔茨海默病和其他脑部疾病的影响。挑战在于有效提高亚细胞水平的图像分辨率，因为光干扰不可避免地会导致信息丢失。

　　

来自阿姆斯特丹自由大学的合著者本杰明·洛乔基说:“超薄的多模纤维可以很容易地放入针灸针中，我们知道这些针可以几乎没有疼痛地插入任何人的身体，可能会实现实时的深层组织成像。”

挑战是在亚细胞水平上有效地提高图像分辨率，因为信息的丢失是不可避免的光无序。在AIP出版社发表的APL Photonics中，荷兰的研究人员利用基于散斑的压缩成像(SBCI)解决了这一挑战，该技术利用了多模光纤的光置乱。

光纤作为一种众所周知的远距离引导光线的解决方案，由于其微小的尺寸，作为一种进入深层组织的更好方式，在微内窥镜中越来越受到关注。它们还消除了荧光标记的需要，这是一个复杂而昂贵的步骤。

光乱序通常通过塑造入射光束的波前来解决，以减少散射并在光纤远端产生聚焦光束。然而，该技术在获取速度和产生高质量的深部组织图像方面存在局限性。

SBCI改变激光束的入射位置，在光纤输出端产生多个不相关的随机散斑图案。一种计算机算法可以根据图案和收集到的信息重建物体的图像。

这种“压缩成像”减少了重建图像所需的像素量，与传统内窥镜和显微镜中使用的金标准栅格成像相比，重建图像的质量类似或更好。与传统的栅格扫描方法相比，SBCI可以在三倍大的空间内以高达11倍的速度生成高分辨率图像。

这项技术被用来成像脂褐素，这是一种与年龄相关的荧光色素，随着时间的推移，它会作为代谢废物在体细胞中积累，这是神经元的一部分，包含细胞核，负责神经递质的产生。脂褐素的异常积累可能与阿尔茨海默病的进展有关，尽管对这一过程知之甚少。

从荷兰脑库获得的一位阿尔茨海默病患者的脑组织样本中可以看到色素堆积。

Journal Reference:

1. Benjamin Lochocki, Max M. Verweg, Jeroen J. M. Hoozemans, Johannes F. de Boer, Lyubov Amitonova. Epi-fluorescence imaging of the human brain though a multimode fiber. APL Photonics, 2022; DOI: 10.1063/5.0080672