La luce fornisce tutte le nostre informazioni visive, ma raggiunge i nostri occhi in modi diversi. La luce diretta arriva imperturbabile, direttamente dalla fonte, considerando che la luce indiretta rimbalza su diverse superfici, come pareti o soffitti, prima di entrare nei nostri occhi. L'estrazione di informazioni da questi due percorsi ha implicazioni significative nell'imaging diagnostico e in altre applicazioni.

Una collaborazione multinazionale guidata dall'assistente professore del Nara Institute of Science and Technology Hiroyuki Kubo, Assistente professore dell'Arizona State University Suren Jayasuriya, e il professor Srinivasa G. Narasimhan della Carnegie Mellon University ha catturato e analizzato con successo la luce indiretta con fotocamere disponibili in commercio per creare immagini di vasi sanguigni in esseri umani viventi in tempo reale a una risoluzione straordinaria.

Mentre la luce diretta fornisce informazioni come profondità e colore, permettendoci di vedere la pelle di una persona e altre caratteristiche superficiali, luce indiretta, spiega Kubo, può rivelare dettagli altrimenti invisibili appena sotto la superficie.

"La luce sulla pelle ha una forte dispersione sotto la superficie. Catturando la luce indiretta, possiamo vedere dettagli di oggetti invisibili sotto la pelle come vasi sanguigni, " lui dice.

La nuova tecnica sfrutta la geometria epipolare su cui viaggia la luce creando un ritardo di sincronizzazione tra la sorgente luminosa e la telecamera. Un nuovo algoritmo non lineare sviluppato dai ricercatori demultipla quindi le informazioni per fornire un'immagine più nitida.

"Il nostro sistema di imaging illumina la scena con piani epipolari corrispondenti alle file del proiettore. Variamo due parametri chiave per catturare il trasporto della luce:l'offset tra la fila di proiezione e la fila di telecamere nella tapparella, o ritardo di sincronizzazione, e l'esposizione della riga della fotocamera, " spiega Kubo.

Il risultato è stato l'imaging dei vasi sanguigni con una risoluzione molto più fine rispetto agli strumenti medici standard. Ha anche estratto dettagli in circostanze che sono state difficili nell'imaging medico, come la pelle più scura o pelosa.

"Abbiamo catturato le vene basilica e cefalica nell'avambraccio interno, che sono circa 1-5 mm di profondità, " osserva Kubo.

L'hardware ha un costo contenuto ed è portatile. Questo e la capacità di rivelare nuovi dettagli dei vasi sanguigni in modo non invasivo miglioreranno la qualità dell'assistenza a una popolazione di pazienti più ampia, come i pazienti a cui non possono essere iniettati agenti nei loro vasi sanguigni, come i bambini o gli anziani.

Globale, Kubo è ottimista sul fatto che questa tecnica aggiunga alla qualità dell'immagine vascolare praticamente qualsiasi condizione osservata nelle cliniche.

"Il nostro metodo è resistente alla luce ambientale, curvature, e ostruzioni come capelli, tonalità della pelle più scure, " lui dice.