中国科技报 07月21日 01:57
[国 际] “不可见光+AI”实现活体组织内热成像
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意大利与西班牙科学家创新性地将不可见光与人工智能(AI)技术结合,首次绘制出生物组织内部的三维温度图谱。这项研究利用硫化银纳米温度计,通过近红外光激发其辉光变化,并结合双层神经网络模型精准解析,实现了对生物组织内部温度的穿透性检测。该技术在人造组织、生物样本及活体动物血管的高分辨率三维热成像方面展现了显著效果,具有设备便携、操作安全、成本低廉等优势,有望彻底改变人体内部温度监测方式,为疾病早期诊断和治疗监测提供全新手段。未来还将探索细胞内温度、pH值和氧气水平的实时监测,并可能为地外生命探索提供新思路。

🔬 创新技术:科学家将不可见光与人工智能(AI)技术结合,利用硫化银纳米温度计在近红外光激发下发出的随温度变化的辉光,成功绘制出生物组织内部的三维温度图谱,这是首次实现。

🧠 AI赋能:通过训练双层神经网络模型,该系统能够学习并精准解析由纳米温度计发出的高光谱图像中微妙的光信号变化,从而重建出组织内部精确的三维温度分布。

💡 关键优势:与传统成像技术相比,该新技术具有设备便携、操作安全、成本低廉等显著优势,能够穿透组织表面获取深层数据,实现对生物组织温度的非侵入性监测。

🔬 实际应用:研究团队在实验中成功检测了人造组织、真实生物样本以及活体动物血管的温度梯度和高分辨率三维热成像,验证了其在疾病早期诊断和治疗监测方面的巨大潜力。

🚀 未来展望:该项目正致力于研发新一代传感器和成像系统,以期更高精度地实时监测细胞内温度、pH值和氧气水平等关键参数,并可能为地外生命探索提供新思路。

    科技日报讯 (记者刘霞)意大利威尼斯卡福斯卡里大学与西班牙马德里自治大学科学家携手,创新性地将不可见光与人工智能(AI)技术结合,首次绘制出生物组织内部的三维温度图谱。这项发表于新一期《自然·通讯》杂志的研究成果,或将彻底改变人体内部温度监测方式,为疾病早期诊断和治疗监测提供全新手段。

    研究团队独辟蹊径,将传统认为有害的光学失真现象转化为宝贵的信息来源,不仅能检测到生物组织温度,还能穿透组织表面获取深层数据。

    这项技术的核心在于使用硫化银制成的纳米温度计。这些微小颗粒在近红外光激发下会发出特殊辉光,其颜色和亮度会随温度变化及穿透组织的深度而改变。为精准解析这些微妙的光信号变化,团队训练了一个双层神经网络模型。通过学习数百组高光谱图像,该系统最终精准重建了组织内部的三维温度分布图。

    在验证实验中,该系统检测到人造组织与真实生物样本内的温度梯度。团队首次仅凭光线就实现了活体动物血管的高分辨率三维热成像。而且,与传统功能性磁共振成像或正电子发射计算机断层显像扫描技术相比,新技术具有显著优势,包括设备便携、操作安全、成本低廉等。

    目前,团队正致力于研发新一代传感器和成像系统,目标是以更高精度实时监测细胞内温度、pH值和氧气水平等参数。该项目还将探索哺乳动物细胞与极端微生物的奥秘,其成果不仅可推动医学诊断和生物技术发展,还可能为寻找地外生命提供新思路。

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