Vědci vyvíjejí lepší optická vlákna pro medicínu

Endoskopy tvořené svazky optických vláken se pro zobrazování vnitřních částí lidského těla využívají v medicíně desítky let. Jejich velikost ale neumožňuje podívat se blíže na citlivé orgány, jako je například mozek. Mezinárodní tým vědců, v němž jsou zapojeni i odborníci z Masarykovy univerzity, proto vyvíjí taková optická vlákna, která by to umožnila.

Výzkumem se zabývají již několik let. Nejdříve přišli s možností přenosu obrazu pomocí jediného multimódového vlákna, tedy takového, které přenáší více obrazových informací najednou. Za pomoci principů digitální holografie pak odborníci dokáží rekonstruovat obrazy kódované průchodem světla optickým vláknem. Tento způsob kromě mnohem menších rozměrů vlákna nabízí také výrazně vyšší obrazové rozlišení, ale problém při jeho aplikaci představují deformace vlákna jako ohyb či zkroucení, které výsledný obraz poškozují, nebo zcela znehodnocují.

„Už dříve jsme ukázali, že vliv ohybu je možné předpovídat a vzniklé poruchy obrazů korigovat. Tyto operace jsou ale nesmírně náročné výpočetně, navíc musíme aktuální tvar vláknové sondy znát s vysokou přesností,“ připomněl předchozí výsledky bádání Tomáš Čižmár z Ústavu přístrojové techniky AV ČR, který vedl tým vědců z akademie věd, Muni a univerzit v Amsterdamu a Dundee. 

Odborníci tedy pátrali po dalších možnostech lepšího zobrazování a aktuálně přišli na to, že vlákna se specifickým indexem lomu světla umožňují mnohem jednodušší přístup.

„Naše výpočty i počítačové simulace ukázaly, že pokud je rozložení indexu lomu v optickém vlákně přesně parabolické, nemělo by při ohybu vlákna docházet k téměř žádnému poškození obrazu,“ vysvětlil Tomáš Tyc z Přírodovědecké fakulty MU, který se v rámci projektu věnoval teoretické analýze šíření světla ve vlákně.

Konkrétní experimenty s přenosem obrazu těmito vlákny však byly úspěšné jen z části. „Komerčně dostupná vlákna se spojitým rozložením indexu lomu skutečně poškozují obraz daleko méně než dříve používaná vlákna se 'skokovým' profilem, nicméně i zde jsme pozorovali nemalá poškození obrazu. Ty přisuzujeme odchylkám použitého vlákna od ideálního parabolického rozložení indexu lomu,“ řekl Tyc.

Mezinárodní tým se proto zaměří přímo na vývoj optických vláken, která by byla kvalitnější a tedy vhodná pro aplikace v medicíně při zobrazování či zákrocích i tam, kde to dosavadní technologie neumožňují.

Masarykova univerzita | Masaryk university