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光波倒退嚕 反向虛擬物鏡創新生醫光電影像里程碑

發布日期: 2016-07-12    文/孫慶成教授、朱韻璇
中央大學光電中心研究證實可在生物組織中形成反向虛擬物鏡,聚焦成像,得到組織內部高品質影像,創新技術有助於生醫影像研究。左至右:中大光電中心研究員余業緯、光電中心主任孫慶成、陳思妤教授、光電所博士生林哲巨。圖/孫慶成提供
中央大學光電中心研究證實可在生物組織中形成反向虛擬物鏡,聚焦成像,得到組織內部高品質影像,創新技術有助於生醫影像研究。左至右:中大光電中心研究員余業緯、光電中心主任孫慶成、陳思妤教授、光電所博士生林哲巨。圖/孫慶成提供

國立中央大學光電科學研究中心生醫光電團隊經過三年的研究,首次證實可在散射物質中形成一個反向虛擬物鏡,聚焦成像,可得到生物組織內部高品質影像,為一重要研究成果。此項研究內容7月11日刊載於國際頂尖期刊《自然》子期刊(Nature publishing group)《科學報導》(Scientific Reports)。

該論文第一作者、中大光電中心研究員余業緯表示,該技術的最大創新之處是利用光學共軛鏡控制生物深層組織的反向散射波,將原本混亂散射的生物組織轉化為一個反向虛擬物鏡,進而產生反向聚焦光束。

研究初期,研發團隊受困於反向虛擬物鏡的聚焦訊號太過微弱,經由光電所博士生林哲巨三年來不斷對實驗程序進行改良,最終成功證實此一技術的可行性與實用性。

研究計畫召集人、中央大學光電中心主任孫慶成表示,相位共軛光學是光學中一個非典型現象,一個相位共軛鏡可以使入射光波循原路反射,光波的傳遞與變化猶如錄影帶的倒帶般神奇,與傳統的鏡子反射原理不同。雖然乍看之下相位共軛鏡會顛覆一般人的習知觀念,但是其原理與平面鏡的反射定律都可由波動光學解釋。

光電中心生醫光電召集人陳思妤教授進一步說明,受限於光在生物組織內的穿透度,要讓光穿透厚組織相當困難,因此,在活體研究上通常只能獲得經組織反射回來的資訊,影像技術的應用也因而受到限制。

反向虛擬物鏡的產生,就像在組織內設置了光源,除了讓我們有機會在活體內觀察到光穿透組織所帶有的資訊外,還有助於突破影像技術的限制,讓活體內的影像解析度得以提升,光波在人體組織可進行非破壞性的高品質成像,此技術的創新對生醫影像研究極具重要性。

運用相位共軛光學,在生物組織內產生一反向虛擬物鏡(下方虛線物體),此為模擬示意圖。圖/孫慶成提供
運用相位共軛光學,在生物組織內產生一反向虛擬物鏡(下方虛線物體),此為模擬示意圖。圖/孫慶成提供
更新日期: 2021-07-07 文章分類: 學術新聞 瀏覽人次: 555