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图1 多模光纤成像（下图）与微型内窥镜中所使用的传统光栅扫描成像（上图）
研究人员发明了一种和头发丝一般粗细的光纤，有望对患者大脑进行微创深度组织成像、以研究阿尔茨海默病以及其他大脑疾病的影响。这项研究为在实验室中进行微创活体脑成像以及监测患有神经系统疾病病人的神经活动奠定了基础。
来自阿姆斯特丹自由大学、本文的共同作者Benjamin Lochocki说：“超细的多模光纤可以很容易地放入针灸针中，这种针能够几乎无痛地插入人体，以实现实时深层组织成像。”
由于光线的扰模不可避免地会造成信息丢失，因此研究的主要困难在于如何在亚细胞水平上有效地提高图像分辨率。荷兰的研究人员在发表于APL Photonics上的一项研究中，利用基于散斑的压缩成像（SBCI）解决了这一难题；这一成像方法主要利用了多模光纤的扰模。
作为一种常用的远距离引导光线工具，光纤尺寸微小，因此常被用作一种更优的深入人体组织成像方法，在微型内窥镜中逐渐发挥出越来越大的作用。光纤同时还免除了复杂且高成本的荧光标记使用。
光纤扰模通常通过对入射光束的波前进行整形来解决，以减少散射、并在光纤远端产生聚焦光束。然而，这一技术在成像速度和获得高质量的深部组织图像方面存在一定局限。
基于散斑的压缩成像通过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；随后通过计算机算法，根据图案和所收集到的信息重建物体图像。
这种“压缩成像”减少了重建图像所需的像素量，图像重建的质量不低于传统内窥镜及显微镜中所固用的栅格成像。与传统的栅格扫描方法相比，基于散斑的压缩成像可在三倍大的空间内以11倍于传统方法的速度生成高分辨率图像。
这项技术已被用于对脂褐素进行成像。脂褐素是一种与年龄相关的荧光色素，会随着时间的推移作为代谢废物在体细胞中积累；体细胞是神经元的一部分，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发病有关，目前对这一过程仍然知之甚少。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，能够观察到色素堆积。
文章见：Benjamin Lochocki et al, Epi-fluorescence imaging of the human brain though a multimode fiber, APL Photonics (2022). DOI: 10.1063/5.0080672。
