Magazín M Zprávy z MUNI
  • Události
  • Věda a výzkum
  • Student
Rubriky
English
    • Události
    • Sport
    • Komentáře
    • Věda a výzkum
    • Student
    • Výuka
    • Uchazeči
    • Absolventi
  • English

Nový objev umožní lépe využít optická vlákna pro zobrazování buněk v těle

Odborníci spočítali, jak se šíří světlo vláknem a otevřeli tak cestu k lepšímu využití jeho kapacity.

Věda a výzkum
12. srpna 2015
Ema Marušáková
Logo univerzity v Dundee sestavené z módů optického vlákna.
Obrázek: Tomáš Čižmár

Fotony se uvnitř vlákna komplikovaným způsobem odráží, a tím dochází k částečné ztrátě informace.

Přestože se optická vlákna v současnosti široce používají v komunikačních technologiích i medicíně, jejich možnosti nejsou plně využité. Výzkum týmu skotské University of Dundee, do něhož se zapojil i profesor Tomáš Tyc z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity, nyní ukázal nové možnosti využití optických vláken v lékařství a biologii, například při podrobnějším studiu procesů, které se odehrávají v mozku při vzniku a rozvoji Alzheimerovy choroby.

Optickými vlákny se šíří informace v podobě částic světla neboli fotonů. Fotony se uvnitř vlákna komplikovaným způsobem odráží, a tím často dochází k částečné ztrátě informace, kterou nesou. Proto je například u endoskopu, který se využívá v medicíně pro pozorování tělních dutin, nutné použít svazek mnoha desítek tisíc optických vláken, z nichž každé přenáší jen jeden pixel obrazu.

Existují však vlákna, která přenášejí více informací najednou. „Doposud se odborníci domnívali, že se způsob šíření světla v těchto typech optických vláken nedá předpovídat a jejich kapacitu tudíž nelze plně využít. My jsme ale ověřili na běžných komerčních vláknech, že to jde předpovědět s vysokou přesností, a to dokonce i tehdy, když je vlákno ohnuté nebo jinak deformované,“ uvedl Tyc, který působí na Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky PřF MU.

Významný objev, který zveřejnil prestižní časopis Nature Photonics, tak umožní lepší využití potenciálu optických vláken. „Může to otevřít cestu k novému typu endoskopu tloušťky lidského vlasu, který by umožňoval například pozorování jednotlivých neuronů v mozku,“ uvedl Tyc. Místo svazku desítek tisíc vláken se tak bude dát použít pouze jediné vlákno, což umožní sledovat bez výrazného poškození okolních tkání mnohem menší objekty v lidském těle, než je nyní možné.

Už dříve odborníci zjistili, že pro každé vlákno lze změřit takzvanou transformační matici, která vyjadřuje, jak se změní stav světla při průletu vláknem a s jejíž pomocí se dá výsledný obraz či informace zrekonstruovat do původní podoby. Problém však byl s tím, že při změně tvaru vlákna se transformační matice změnila a bylo nutné ji opakovaně proměřovat například pro každé ohnutí. „My jsme ale ukázali, že transformační matici lze spočítat jen z toho, když známe nový tvar vlákna, který se měří podstatně snáz než samotná matice. Díky tomu bude možné v reálném čase zobrazovat objekty i vláknem, jehož tvar se neustále mění,“ upřesnil Tyc.

Výzkum vedl Tomáš Čižmár z University of Dundee a podílel se na něm i Martin Plöschner, který působí na Macquarie University v Sydney. Všichni tři spoluautoři jsou absolventi MU.

Související články

  • Jak funguje zobrazování (nejen přírodními) čočkami

    Díky čočkám nejen vidíme, ale můžeme například i fotografovat. Jak přesně čočka funguje a kde všude se s ní setkáme?

  • Vědci vyvíjejí lepší optická vlákna pro medicínu

    Mezinárodní tým vědců hledá možnosti, jak zobrazovat citlivé orgány jako mozek za pomoci optických vláken.

  • Badatelna – 25. díl: Kde se bere fata morgána?

  • Proč je nebe modré?

    Odpověď na tuto otázku zná lidstvo teprve posledních 100 let, i když je vcelku prostá.

MUNIMasarykova univerzita

Vydává Masarykova univerzita, 2005–2023. ISSN 2571-4198.
Redakce | Ceník inzerce | PDF | Podmínky užití

Sledujte Magazín M:

Facebook Twitter RSS

Hlavní verze článku