Группа физиков под руководством Якопо Бертолотти из университета Твенте смогла решить эту проблему, изучив то, что происходит с фотонами света при путешествии от молекул флуоресцентного вещества к матрице цифровой камеры.

Европейские физики научились использовать свет, исходящий от молекул флуоресцентных веществ внутри тела, для получения снимков внутренних органов при помощи компьютерного алгоритма, позволяющего «удалить» рассеянный свет с изображения, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.Флуоресцентные красители широко используются в биологических опытах для наблюдения за активностью отдельных клеток и органов. Для этого ученые разработали несколько методик, которые позволяют считывать световые сигналы, поступающие от светящихся молекул в толще живых тканей.

 Считается, что подобные источники света могут использоваться и для получения снимков «живых» органов. Этому мешает рассеянный свет, представляющий собой поток фотонов, столкнувшихся с атомами и молекулами на пути к объективу фотокамеры.Группа физиков под руководством Якопо Бертолотти (Jacopo Bertolotti) из университета Твенте (Нидерланды) смогла решить эту проблему, изучив то, что происходит с фотонами света при путешествии от молекул флуоресцентного вещества к матрице цифровой камеры.Как объясняют ученые, большая часть таких фотонов сталкивается с атомами в клетках тела или с молекулами воздуха. В результате этого они меняют направление движения и попадают в камеру несколько позже, чем так называемые «баллистические» фотоны — частицы света, не встретившие препятствий на своем пути.

Как правило, число таких фотонов всегда бывает крайне небольшим, что мешает «увидеть» внутренние органы на фоне рассеянного света.Бертолотти и его коллеги ***решили эту проблему при помощи лазерного излучателя и специальной компьютерной программы, анализирующей и обрабатывающей снимки**.Во время работы устройства лазер облучает тело человека или образец ткани, периодически меняя угол падения лучей. Часть фотонов из этих лучей проникает сквозь ткани организма и взаимодействует с флуоресцентными молекулами, вынуждая их светиться. В результате этого на матрице фотокамеры появляется характерная пятнистая картинка из светлых и темных пятен.

 Компьютерная программа сравнивает такие изображения, полученные с разных углов зрения, для определения рассеивающих свойств тех участков тела или ткани, которые находятся между сенсором камеры и молекулами светящегося вещества. Когда программа получает достаточное количество информации, она использует ее для «удаления» рассеянного света с изображений и получения снимка органа или ткани, спрятанной за другими тканями.Ученые проверили работу своего изобретения, попытавшись получить изображение греческой буквы «пи» размером с человеческую клетку, скрытой за экраном из непрозрачного пластика толщиной в несколько микрометров. По словам физиков, их детище успешно справилось с поставленной задачей, получив четкое изображение символа.

Бертолотти и его коллеги усложнили задачу — они сделали тонкий срез стебля ландыша, наполнили его флуоресцентными молекулами и закрыли двумя непрозрачными экранами.Как отмечают ученые, их программа смогла получить снимок стебля, проанализировав 200 изображений, полученных при помощи лазера.

Авторы статьи полагают, что данная методика восстановления изображения может быть приспособлена и для других целей, в том числе для получения трехмерных изображений клеток.