Applicazioni mediche della luce, guardando dentro i tessuti umani, spesso sono limitati dalla natura altamente dispersiva del tessuto. Intuitivamente, si assume un limite inferiore di un fotone per pixel della fotocamera. Scienziati dell'Università di Twente nei Paesi Bassi e del Caltech di Pasadena, STATI UNITI D'AMERICA, dimostrare che il limite inferiore è in realtà molto più basso, aprendo così la possibilità di andare più in profondità nei tessuti con meno luce.

Come si invia la luce attraverso il tessuto diffuso e quanta luce è effettivamente necessaria per questo? Un fotone per pixel della fotocamera sarebbe il limite inferiore, potresti dire. Sorprendentemente, puoi andare molto più in basso, i ricercatori di UT e Caltech mostrano in Lettere di revisione fisica .

Sebbene la luce abbia applicazioni biomediche promettenti, ad esempio per misurare la circolazione sanguigna o tracciare tumori, la profondità è limitata dalla forte dispersione del tessuto. Quanta luce ti serve effettivamente? I nuovi risultati dei ricercatori dell'Università di Twente in Olanda e del Caltech di Pasadena, mostra che il limite inferiore intuitivo di un fotone per pixel in realtà non è il limite inferiore. Grazie al carattere ondulatorio della luce, è sufficiente anche qualche millesimo di fotone per pixel. Per diverse ragioni, questa è una buona notizia, poiché non puoi semplicemente usare più luce:troppa può danneggiare il tessuto.

Traccia indietro

La piccola quantità di luce che si fa strada attraverso i tessuti, ha percorso un percorso complesso. È sparso molte volte, ma alla fine trova una via d'uscita. Se riesci a tornare indietro lungo questa strada, sai quale forma d'onda è necessaria per inviare luce attraverso i tessuti con successo. Anche se in questo caso non conosci il percorso esatto, sai che c'è un percorso:calcoli il risultato fino alla fonte. In questo modo è anche possibile focalizzare la luce all'interno dei tessuti, consentendo di guardare attraverso i tessuti o più in profondità all'interno del cervello.

Controintuitivo

Immagina non più di 1000 fotoni che viaggiano attraverso i tessuti, mentre il chip della fotocamera ha 200.000 pixel. Il primo pensiero è che solo 1000 pixel ricevono luce, mostrando un occasionale "macchiolino" qua e là. Questa non è l'ipotesi corretta, però. Pixel diversi possono, allo stesso tempo, registrare le informazioni di un singolo fotone. Come anche la luce è un'onda, un fotone può percorrere percorsi diversi. La fase della luce che cade sui pixel della fotocamera, è sempre una combinazione del segnale effettivo e di una sorgente di riferimento. Anche con un "rapporto diseguale" di pixel e fotoni, l'immagine completa è disponibile e può essere calcolata fino alla fonte. Sebbene l'immagine abbia meno contrasto, resta possibile ricostruirlo. È qualcosa che non ti aspetteresti di vedere i fotoni come particelle separate. Questo risultato controintuitivo dimostra che è necessaria molta meno luce per penetrare in profondità nei tessuti. Questa è una buona notizia per le applicazioni nelle nuove tecniche di imaging, ad esempio tecniche ibride che utilizzano una combinazione di luce e ultrasuoni.