Диффузная оптическая спектроскопия и визуализация, DOSI, использует некогерентный источник света в качестве неинвазивного диагностического метода, который количественно определяет рассеяние и поглощение тканью на глубину до нескольких сантиметров. Наша цель - продемонстрировать DOSI и то, как это выполнимый диагностический инструмент с использованием навыков биомедицинской инженерии, которые мы приобрели до сих пор. В рамках проекта мы сосредоточимся на диффузном оптическом изображении, чтобы идентифицировать неизвестное твердое тело, а не его состав. Использование LabVIEW и MATLAB будет интегрировано для репликации упрощенной системы диффузной оптической визуализации. Во-первых, стакан непрозрачной среды, молока, будет содержать неизвестный объект. Недорогую веб-камеру модифицируют, убрав ИК-фильтр. Затем объект будет помещен в непрозрачную среду. Несколько светодиодов ближнего инфракрасного диапазона (NIR на 850 нм) будут светить в контейнер. LabView будет управлять как веб-камерой, так и светодиодами. Изображение будет снято с помощью модифицированной веб-камеры и отправлено в MATLAB, где оно будет обработано с использованием кода из набора инструментов обработки изображений. Изображение будет генерировать несколько ключевых факторов информации. Излученные фотоны в среде будут отображаться в виде изменений интенсивности на изображении. Более того, эти изображения могут быть закодированы для придания определенной ценности. Например, мы можем рассчитать потери молекулярного поглощения, используя Бирс-Ламберт, и мы можем отслеживать длину пути, измеряя время импульса светодиода ближнего ИК-диапазона / изображения веб-камеры в зависимости от интенсивности (частоты), с которой изображение отображается, генерируя преобразование Фурье нашего изображения. К счастью, MATLAB более чем способен выполнять эти закодированные вычисления. Ваше здоровье! Мы надеемся, что таким образом мы сможем отделить поглощение от рассеяния фотонов и локализовать трехмерное томографическое изображение, имитирующее диагностику DOSI. Конечная игра заключается в том, что, создав изображение неизвестного объекта, просто освещая непрозрачную среду, которая его содержит, мы можем продемонстрировать, как некогерентный свет может неинвазивно обнаруживать аномалии, такие как опухоли, в человеческой системе.
Шаг 1. Превратите дешевую веб-камеру в ИК-камеру
Это должно быть очевидно, но награды Дарвина даются не просто так; Отключите веб-камеру. Возьмите пару маленьких отверток и аккуратно разберите дешевую, отключенную от сети веб-камеру. На внешнем кожухе обычно есть зажимы, которые встают на место, поэтому для снятия крышки потребуется некоторое усилие. Как только крышка будет снята, открутите печатную плату (основную микросхему). Провода будут подключены, не трогайте их. Сзади будут два маленьких винта SUPER, которые крепят корпус объектива к фотосенсору. Открутите их. Убедитесь, что фотодатчик не испачкался, поэтому делайте это на относительно чистой поверхности, а не в загоне для свиней.
Шаг 2: Снимите ИК-фильтр и замените его пленкой старой школы
Теперь, когда корпус объектива снят, вы увидите странное переливающееся стекло, похожее на Борга, заклинившее перед объективом. Это ваш ИК-фильтр, и его необходимо удалить, если вы хотите делать видимые фотографии в ИК-спектре. Просто возьмитесь за щенка и вытащите его. В некоторых моделях ИК-фильтр вклинивается в прокладку или прикрепляется с помощью клея. У других будет верхнее кольцо, которое прикрепляет ИК-фильтр к корпусу объектива. Если вам нужно сломать кольцо, сделайте это с грацией гориллы с помощью лазерного инструмента для абляции, вы всегда можете использовать могущественную силу суперклея, чтобы исправить сломанные кусочки пластика. Мы сделали это с большим успехом.
После того, как ИК-фильтр будет удален, войдите в спальню родителей, предназначенную для гостей, которая на самом деле является просто местом, где можно положить старые книги в мягкой обложке и выкройки для шитья, и найдите пыльную коробку со старыми фотографиями, которые никогда не попадали в фотоальбом. Ищите негативы и полоску необработанной пленки, которая обычно появляется в начале или конце рулона пленки. Из двух пыльных коробок я смог найти только одну полосу. О, как мир изменился.
А вот и сверхточная часть (нет). Вырежьте два, да два квадрата примерно того же размера, что и ваш ИК-фильтр, и поместите их в корпус линзы на коне ИК-фильтра. Обратите внимание, просто перепроектируйте способ, которым вы вынули ИК-фильтр, чтобы вставить эти части. Но убедитесь, что части пленки чистые и что на линзе или на линзе нет никаких веществ, поплавков, пылевых кроликов, отпечатков пальцев и т. Д. пленки, прежде чем закрепить их на месте. Для этого мы использовали плоскогубцы. Первая модель требовала, чтобы мы просто нажимали на края пленки, пока она не «защелкнулась» на месте. Вторая модель (подробнее об этом через секунду) потребовала, чтобы мы вставили их в наполовину сломанное пластиковое кольцо, а затем снова собрали с помощью суперклея.
Альт! У вас есть ИК-камера.
или ты …
Шаг 3. Прочтите мелкий шрифт на ваших покупках на Amazon
Когда вы найдете супер дешевую веб-камеру на Amazon Prime, не думайте, что она будет работать на современных технологиях. Наша первая модифицированная веб-камера могла работать только в Windows XP. Эээ….. закажите другую дешевую веб-камеру и измените ее, выполнив предыдущие шаги.
Шаг 4: сделайте исходное фото
Используя методику эксперимента, сделайте исходное фото неизвестного вам объекта в растворе молока и воды. Эта фотография была сделана с помощью 6 светодиодов NIR в помещении днем, не загораживая окружающий свет. Хотя вы могли видеть нечеткие очертания объекта, стало очевидно, что модифицированная камера не в фокусе и нуждается в корректировке.
Шаг 5. Сфокусируйте модифицированную веб-камеру
У нашей новой модифицированной веб-камеры был сбой фокус. Чтобы исправить это, сначала была снята крышка веб-камеры, чтобы открыть корпус объектива. На верхней части кожуха объектива находился цилиндрический кожух объектива, в котором находились снятые полосы. Поскольку ИК-фильтр был удален, свет больше не попадал на фотодатчик с того же расстояния. Следовательно, необходимо было выкрутить цилиндрическую деталь дальше, чем исходное положение, чтобы перефокусировать изображение, полученное камерой. Результаты были потрясающими.
Шаг 6. Методическая установка эксперимента
"loading =" ленивый"
Чтобы создать стойкое ощущение крем-де-ла-крем для вашего проекта, превратите ваше изображение в интерактивный 3D-рендеринг. Ааааааааааааааааааааааа.
Это достигается последним пороговым значением изображения. Затем используйте изящную функцию сетки, чтобы создать 3D-рендеринг объекта в молоке.
Шаг 12: окунитесь в славу успешного проекта
Так что же был неизвестный объект в молочном растворе? Это был резной камень с Бали, содержащий смолу мирры. Но что более важно, наше доказательство концепции DOSI сработало. На всех обработанных изображениях можно было видеть камень и резные вмятины. Размер и пористая поверхность были визуализированы, хотя невооруженным глазом этот объект был невидим и находился на несколько сантиметров ниже непрозрачного раствора.
DOSI на самом деле является очень мощным и малоиспользуемым диагностическим инструментом. Он может обнаруживать аномалии под поверхностью кожи и контролировать эти аномалии неинвазивно. Мы, как биомедицинские инженеры, надеемся, что современное общество воспользуется интеллектуальными достижениями, которые способствовала наука, для нового инновационного и сострадательного подхода к здравоохранению.