意大利威尼斯卡福斯卡里大學與西班牙馬德里自治大學科學家攜手,創(chuàng)新性地將不可見光與人工智能(AI)技術結合,首次繪制出生物組織內部的三維溫度圖譜。這項發(fā)表于新一期《自然·通訊》雜志的研究成果,或將徹底改變人體內部溫度監(jiān)測方式,為疾病早期診斷和治療監(jiān)測提供全新手段。
研究團隊獨辟蹊徑,將傳統(tǒng)認為有害的光學失真現(xiàn)象轉化為寶貴的信息來源,不僅能檢測到生物組織溫度,還能穿透組織表面獲取深層數(shù)據(jù)。
這項技術的核心在于使用硫化銀制成的納米溫度計。這些微小顆粒在近紅外光激發(fā)下會發(fā)出特殊輝光,其顏色和亮度會隨溫度變化及穿透組織的深度而改變。為精準解析這些微妙的光信號變化,團隊訓練了一個雙層神經網絡模型。通過學習數(shù)百組高光譜圖像,該系統(tǒng)最終精準重建了組織內部的三維溫度分布圖。
在驗證實驗中,該系統(tǒng)檢測到人造組織與真實生物樣本內的溫度梯度。團隊首次僅憑光線就實現(xiàn)了活體動物血管的高分辨率三維熱成像。而且,與傳統(tǒng)功能性磁共振成像或正電子發(fā)射計算機斷層顯像掃描技術相比,新技術具有顯著優(yōu)勢,包括設備便攜、操作安全、成本低廉等。
目前,團隊正致力于研發(fā)新一代傳感器和成像系統(tǒng),目標是以更高精度實時監(jiān)測細胞內溫度、pH值和氧氣水平等參數(shù)。該項目還將探索哺乳動物細胞與極端微生物的奧秘,其成果不僅可推動醫(yī)學診斷和生物技術發(fā)展,還可能為尋找地外生命提供新思路。
意大利威尼斯卡福斯卡里大學與西班牙馬德里自治大學科學家攜手,創(chuàng)新性地將不可見光與人工智能(AI)技術結合,首次繪制出生物組織內部的三維溫度圖譜。這項發(fā)表于新一期《自然·通訊》雜志的研究成果,或將徹底改變人體內部溫度監(jiān)測方式,為疾病早期診斷和治療監(jiān)測提供全新手段。
研究團隊獨辟蹊徑,將傳統(tǒng)認為有害的光學失真現(xiàn)象轉化為寶貴的信息來源,不僅能檢測到生物組織溫度,還能穿透組織表面獲取深層數(shù)據(jù)。
這項技術的核心在于使用硫化銀制成的納米溫度計。這些微小顆粒在近紅外光激發(fā)下會發(fā)出特殊輝光,其顏色和亮度會隨溫度變化及穿透組織的深度而改變。為精準解析這些微妙的光信號變化,團隊訓練了一個雙層神經網絡模型。通過學習數(shù)百組高光譜圖像,該系統(tǒng)最終精準重建了組織內部的三維溫度分布圖。
在驗證實驗中,該系統(tǒng)檢測到人造組織與真實生物樣本內的溫度梯度。團隊首次僅憑光線就實現(xiàn)了活體動物血管的高分辨率三維熱成像。而且,與傳統(tǒng)功能性磁共振成像或正電子發(fā)射計算機斷層顯像掃描技術相比,新技術具有顯著優(yōu)勢,包括設備便攜、操作安全、成本低廉等。
目前,團隊正致力于研發(fā)新一代傳感器和成像系統(tǒng),目標是以更高精度實時監(jiān)測細胞內溫度、pH值和氧氣水平等參數(shù)。該項目還將探索哺乳動物細胞與極端微生物的奧秘,其成果不僅可推動醫(yī)學診斷和生物技術發(fā)展,還可能為尋找地外生命提供新思路。
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