在医学成像领域，有很多不同的技术可以根据生物组织与可见光的不同相互作用来从生物组织中提取信息。在过去的十年中，定量相位成像的研究激增，其中涉及捕获和分析光穿过样本时相位如何变化。除了相位信息之外，细胞或组织与偏振光相互作用的方式以及这些相互作用如何根据偏振方向而变化，可以为诊断某些病理或研究生物过程提供有用的信息。
虽然有一些方法可以提取相位和各向异性信息来创建断层扫描 3D 重建，但这些技术通常昂贵且设置复杂，这限制了它们在临床应用中的使用。
在最近的一项研究中，包括杜克大学 Roarke Horstmeyer 教授和 Shiqi Xu 博士在内的国际研究团队着手解决这些限制。 据 《Advanced Photonics》报道，研究人员开发了一种新的成像技术，称为张量断层扫描傅立叶叠层成像(或“T 2 oFu”)。该方法可用于同时从生物样品中获取定量相位和偏振敏感信息。
T 2 oFu 的一大主要特点是其廉价的光学设置。该系统包括一个可单独寻址的 LED 矩阵作为照明源。为了获得与偏振相关的信息，该系统还在照明和样品之间使用了圆偏振器以及偏振敏感相机。为了用这种装置重建偏振敏感定量相位断层扫描，研究团队从头开始开发了 T 2 oFu 的重建模型。基于光传播理论，他们推导出了一个准确描述实验测量的数学模型。
随着实验设置和理论框架的建立，团队通过一系列实验来测试他们的方法。首先，他们利用各向异性和相位信息重建了肌纤维的详细 3D 图像，获得了单个肌丝的清晰视图。这对于诊断目的具有重要意义。 “骨骼肌纤维内在信号的高对比度和高分辨率结构成像对于及时检测可能导致骨骼肌病的肌原纤维组织的变化非常重要，”Horstmeyer 博士解释道。 “目前，3D 肌肉组织通常通过复杂且昂贵的系统进行成像，例如二次谐波发生 (SHG) 显微镜。值得注意的是，我们廉价的 LED 系统显示的结果与 SHG 成像文献中描述的结果类似。”
然后，研究人员对患有心脏淀粉样变性的心脏组织样本进行了成像，这是一种高度致命的疾病，仅在美国就影响了 12,000 多名患者。 “在目前的实践中，活检的心脏组织首先被冷冻并切成薄片，然后用红色染料染色并在交叉偏光显微镜下检查，”徐博士评论道。 “在我们的测量中，各向异性重建的结构与描绘淀粉样变性特征的彩色交叉偏振图像高度相关。因此，所提出的方法可能对未来的快速现场检查有用。”
总体而言，T 2 oFu 似乎是一种强大且实用的技术，可以使偏振和相位成像更容易实现。进一步的改进有望让更多的科学家和医生能够使用这个工具，为更好的诊断和更深入地了解我们的身体指明道路。
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