Licht levert al onze visuele informatie, maar het bereikt onze ogen op verschillende manieren. Direct licht komt ongestoord, rechtstreeks van de bron, terwijl indirect licht weerkaatst op verschillende oppervlakken, zoals muren of plafonds, voordat we in onze ogen komen. Het extraheren van informatie uit deze twee routes heeft belangrijke implicaties voor diagnostische beeldvorming en andere toepassingen.

Een multinationale samenwerking onder leiding van Nara Institute of Science and Technology Assistant Professor Hiroyuki Kubo, Assistent-professor Suren Jayasuriya van de Arizona State University, en Carnegie Mellon University Professor Srinivasa G. Narasimhan heeft met succes indirect licht vastgelegd en geanalyseerd met in de handel verkrijgbare camera's om in realtime beelden te maken van bloedvaten in levende mensen met een buitengewone resolutie.

Terwijl direct licht informatie geeft zoals diepte en kleur, waardoor we iemands huid en andere oppervlakkige kenmerken kunnen zien, indirect licht, legt Kubo uit, kan anders ongeziene details net onder het oppervlak onthullen.

"Licht op de huid heeft een sterke ondergrondse verstrooiing. Door indirect licht op te vangen, we kunnen details zien van onzichtbare objecten onder de huid, zoals bloedvaten, " hij zegt.

De nieuwe techniek maakt gebruik van de epipolaire geometrie waarop licht zich voortplant door een synchronisatievertraging te creëren tussen de lichtbron en de camera. Een nieuw niet-lineair algoritme dat door de onderzoekers is ontwikkeld, demultiplext de informatie vervolgens om een ​​scherper beeld te krijgen.

"Ons beeldsysteem verlicht de scène met epipolaire vlakken die overeenkomen met projectorrijen. We variëren twee belangrijke parameters om het lichttransport vast te leggen:de offset tussen de projecterende rij en camerarij in het rolluik, of synchronisatievertraging, en de belichting van de camerarij, " legt Kubo uit.

Het resultaat was de beeldvorming van bloedvaten met een veel fijnere resolutie dan standaard medische instrumenten. Het heeft ook details geëxtraheerd in omstandigheden die uitdagend waren in medische beeldvorming, zoals een donkerder getinte of harige huid.

"We hebben de basilische en cephalische aderen in de binnenste onderarm gevangen, die ongeveer 1-5 mm diep zijn, ’ merkt Kubo op.

De hardware is goedkoop en draagbaar. Dat en de mogelijkheid om op een niet-invasieve manier nieuwe details van bloedvaten te onthullen, zal de kwaliteit van de zorg verbeteren voor een bredere patiëntenpopulatie, zoals patiënten die geen middelen in hun bloedvaten kunnen laten injecteren, zoals kinderen of ouderen.

Algemeen, Kubo is optimistisch dat deze techniek bijdraagt ​​aan de vasculaire beeldkwaliteit in vrijwel elke aandoening die in klinieken wordt gezien.

"Onze methode is robuust tegen omgevingslicht, krommingen, en obstructies zoals haar, donkerdere huidtinten, " hij zegt.