Aplicações médicas de luz, olhando dentro do tecido humano, frequentemente são limitados pela natureza altamente espalhada do tecido. Inuitivamente, um limite inferior de um fóton por pixel de câmera é assumido. Cientistas da Universidade de Twente na Holanda e Caltech em Pasadena, EUA, provar que o limite inferior é, na verdade, muito menor, abrindo assim possibilidades de se aprofundar no tecido com menos luz.

Como você envia luz através do tecido de dispersão e quanta luz você realmente precisa para isso? Um fóton por pixel da câmera seria o limite inferior, pode-se dizer. Notavelmente, você pode ir muito mais baixo, pesquisadores da UT e Caltech mostram em Cartas de revisão física .

Embora a luz tenha aplicações biomédicas promissoras, por exemplo, para medir a circulação sanguínea ou rastrear tumores, a profundidade é limitada pela grande dispersão do tecido. Quanta luz você realmente precisa? Os novos resultados de pesquisadores da Universidade de Twente, na Holanda, e Caltech, em Pasadena, mostra que o limite inferior intuitivo de um fóton por pixel, na verdade, não é o limite inferior. Graças ao caráter ondulatório da luz, até mesmo alguns milésimos de fóton por pixel é suficiente. Por várias razões, esta é uma boa notícia, já que você não pode simplesmente usar mais luz:muita luz pode danificar o tecido.

Traçado de volta

A pequena quantidade de luz que passa pelo tecido, percorreu um caminho complexo. Está espalhado muitas vezes, mas eventualmente encontra uma saída. Se você conseguir voltar por este caminho, você sabe qual forma de onda é necessária para enviar luz através do tecido com sucesso. Embora você não saiba o caminho exato nesse caso, você sabe que existe um caminho:você calcula o resultado de volta à fonte. Desta forma, também é possível focar a luz dentro do tecido, permitindo olhar através do tecido ou mais profundamente dentro do cérebro.

Contra-intuitivo

Imagine não mais do que 1000 fótons viajando através do tecido, enquanto o chip da câmera tem 200.000 pixels. O primeiro pensamento é que apenas 1000 pixels recebem luz, mostrando uma 'mancha' ocasional aqui e ali. Esta não é a suposição correta, Contudo. Pixels diferentes podem, ao mesmo tempo, registrar a informação de um único fóton. Como a luz também é uma onda, um fóton pode viajar por caminhos diferentes. A fase da luz incidindo sobre os pixels da câmera, é sempre uma combinação do sinal real e uma fonte de referência. Mesmo com uma 'proporção desigual' de pixels e fótons, a imagem completa está disponível e pode ser calculada de volta à fonte. Embora a imagem tenha menos contraste, ainda é possível reconstruí-lo. Isso é algo que você não esperaria ver os fótons como partículas separadas. Esse resultado contra-intuitivo prova que você precisa de muito menos luz para penetrar profundamente no tecido. Esta é uma boa notícia para aplicações em novas técnicas de imagem, por exemplo, técnicas híbridas que usam uma combinação de luz e ultrassom.