هولوگرام دیجیتالی سه بعدی کاربردهای زیست پزشکی را تجسم میکند

نویسنده :مدیر سایت
تاریخ:چهارشنبه 27 آبان 1394-03:38 ق.ظ

بعد از 15 سال، فناوری هولوگرافی آماده ظهور است . هولوگرامهای دیجیتال هم اکنون برای تجاری سازی در تمامی زمینه ها از جمله تصویر برداری پزشکی ، تجسم علمی ، طراحی مهندسی ، هنر و تبلیغات آماده است .به خصوص هولوگرامهای دیجیتالی سه بعدی را می توان از هر نوعی از مجموعه داده ی زیست پزشکی ایجاد کرد . نمایشگرهای هولوگرافی نسل بعدی برای تصویر برداری پزشکی تا نمایش دادن داده  های حجمی از توموگرافی کامپیوتری ،تصویربرداری رزونانس مغناطیسی ( MRI)، سونوگرافی و اسکن طراحی شده است.
جدول زمانی هولوگرافی:

ادبیات علمی می گوید که بهترین راه ساخت تصاویر سه بعدی ایجاد دوباره ی میدان نوری از  چشم انداز اصلی است . می توان از طریق هولوگرافی و رویکردهای مشابهی همچون تصویربرداری انتگرالی به این موضوع دست یافت . متاسفانه هولوگرافی درست و صحیح هنوز نتوانسته است انتظارات مورد نظر را برآورده کند . در حالیکه هولوگرامهای استاتیک در طول سالهای 1980 و 1990 بسیار مرسوم و رایج بود اما الان بیشتر افرادمعتقدند که این نوع هولوگرافی باید فراتر از آزمایشگاه باشد و به همین خاطر نیز هولوگرافی پویا ظهور کرد . رشد اخیر از محتوای سه بعدی  یک تجدید علاقه در این زمینه ایجاد کرده است . زیرا داده های سه بعدی زیادی از منابع مختلفی همچون اطلاعات جغرافیایی ، اسکن پزشکی، طراحی CAD ، شبیه سازی، اسکنر عمیق  کم هزینه، سینما، تلویزیون و چاپ سه بعدی در دسترس است .

فناوری هولوپرینتر :

هولوگرامهای دیجیتالی با استفاده از هولوپرینترها و یا دستگاههای چاپ هولوگرافی ساخته شده اند . دستگاههایی در مقیاس صنعتی وجود دارد که می تواند هولوگرامهای کاملا دیجیتال و با رنگ کامل ایجاد کند  که قابل تکرار و قابل اطمینان است . هولوپرینتهایی که از  طریق شرکتهای سازنده ی مختلفی در دسترس هستند ، از فناوریها و تکنیک های مختلفی برای ایجاد هولوگرام های استریوگرافیک چند پیکسلی از گرافیک کامپیوتری و یا مناظر واقعی استفاده میکند. هولوگرام دیجیتال شامل یک ماتریس از پیکسل های هولوگرافی است که به عنوان هولوپیکسل شناخته شده است . هولوپیکسلها توسط دخالت لیزرهای آبی، قرمز و سبز در یک واسط هولوگرافی مانند فوتوپلیمر یا فیم هالید نقره  تولید می شوند .یک هولوپرینتر شامل لیزرهای RGB ،یک مدولاتور نوری فضایی ،اپتیک های پرتو فرمان و یک رایانه هستند که می تواند تصاویر را به نمایش بگذارد. طرح لیزر-نوشتن از یک شی و جفت پرتو مرجع استفاده میکند . پرتو شی از طریق SLM با اطلاعات دو بعدی از یک منظره سنتز می شود . اپتیک ها ثابت نگه داشته می شوند در حالیکه واسط هولوگرافی بر روی مرحله انتقالی x-y نصب شده و به سمت لیزرهای مربوط حرکت داده می شود .


هولوپیکسلها با لیزرهای پالسی RGB در عرض پالس 40 ns نوشته می شود و تا 10 میلی ژول انرژی می گیرد . در چنین ابعاد کوچکی ، هولوپیکسلها توسط چشم انسان قابل مشاهده نخواهد بود  و همین امر نیز موجب ایجاد هولوگرام های دیجیتالی واقعی می شود . هولوگرامهای دیجیتالی که توسط این روش ایجاد می شوند ، تقریبا برای چاپ یک کاغذ معمولی به چند ساعت زمان نیاز خواهند داشت . برای دیدن تصاویر سه بعدی ، هولوگرامهای دیجیتالی تنها به یک منبع نوری روشن و ساده نیاز دارند . هولوگرامی که توسط این روش ایجاد می شود هولوگرامهایی با کیفیت بالا و انعکاس رنگ کامل هستند و  می توان حتی هولوگرامهای مسطحی ایجاد کرد که بیننده بتواند 360 درجه به دور تصویر بچرخد و تمامی زوایای آن را مشاهده نماید . البته هزینه تولید چنین هولوگرامهایی بسیار بالاست . البته می توان این هزینه را از طریق فناوری تکرار هولوگرافی کمی پایین تر آورد .

اگرچه هولوپرینترهای کنونی دستگاههای پرحجمی با لیزرهای قدرتمند و بزرگی  هستند ، اما ساخت دستگاههای پرتابل نیز دور از دسترس نیست .

هولوگرامهای دیجیتالی:

هر نوع مجموعه داده ی سه بعدی را می توان به هولوگرام دیجیتالی تبدیل کرد . این مجموعه داده می تواند یک اسکن فیزیکی از یک شی ، یک توصیف ریاضی ، داده های مولکولی ، ابر نقطه ای ، داده های حجمی ، داده های مدل CAD و حتی یک سری فیلم  و ویدئو باشد . ابتدا باید یک صحنه ی سه بعدی برای هر هولوپیکسل بر اساس مجموعه ای از قوانین محاسبه گردد . به عنوان مثال یک صفحه ی 200 در 300 میلی متری با هولوپیکسلهای 0.8 میلی متری نیازمند نرم افزاری مدل سازی رایانه ای تجاری با الگوریتم های رندر کردن گرافیکی است . بنابراین می توان اشعه های نور ساطع شده از هر هولوپیکسل را کنترل کرد. همچنین می توان انیمیشن های محدودی  را نیز در این هولوگرامهای دیجیتالی قرار داد . از آنجایی که بیشتر تصاویر ما به صورت مصنوعی هستند ، می توان شفافیت و  هایلایت را نیز به آنها اضافه کرد.

از مولکول تا مدلهای آناتومی :

اگرچه هولوگرامهای دیجیتالی در ابتدا برای مقاصد آموزشی ، انتشار عمومی و توسعه ایجاد شدند اما  اکنون این هولوگرامها می توانند در علوم زیست پزشکی نیز مورد استفاده قرار گیرند .


یک فایل پایگاه داده پروتئین ( PBD ) حاوی تمامی اطلاعات اتمی و موقعیتی برای توصیف ساختار اتم ها، مولکولها و پروتئین هاست . با استفاده از این اطلاعات می توان  یک مدل سه بعدی دقیق  ایجاد کرد . با همکاری دانشگاه منچستر، اولین هولوگرام دیجیتال ما در این زمینه یک پروتئین فلورسنت سبز (GFP) بود.ما  اخیرا یک هولوگرام دیجیتال از دو رشته ی DNA ساخته ایم.

در ابعاد وسیع تر ،شرکت هولوکسیکا با مرکز تصویر برداری بالینی در دانشگاه ادینبرگ بر روی یک هولوگرام تمام رنگی دیجیتال کار کرده است.ابتدا جزییات ساختار تجسم گردید .همچنین از کبد و مغز نیز تصویر برداری گردید . یکی از پیچیده ترین هولوگرامهایی که  تا به امروز توسط این شرکت ساخته شده است  یک هولوگرام کامل از آناتومی بدن انسان است . این هولوگرام شامل سه لایه از اطلاعات در ساختار عضلانی، اسکلت کامل با عروق به علاوه سیستم عصبی، و اندام های داخلی است . یکی از چالش های پیش روی آموزش پزشکی آموزش ساختار سه بعدی است زیرا بیشتر موارد موجود به صورت دو بعدی است .

هولوگرام های سه بعدی می تواند به باستان شناسی نیز کمک کند . در سال 1857 ،مومیایی ریند ار معبد طبس توسط باستان شناسی به نام الکساندر ریند کاوش شد . علی رغم نگهداری از بدنه ی اصلی آن در موزه ی ملی اسکاتلند ، اسرار مومیایی در نهایت 155 سال بعد از طریق سی تی اسکن نشان داده شد.اسکن ها نشان می داد که مومیایی ریند ، یک زن مصری بود که 1.58 متر قد داشت و قدمت آن به 10 سال قبل از میلاد می رسد .هولوکسیکا موفق به تولید یک هولوگرام متحرک از سر و نیم تنه بالایی شد که  لایه های اطلاعاتی مختلفی را برای بیننده از راست به چپ نشان می داد .


آینده : نمایشگرهای زمان واقعی و پویا

اگرچه تیم تحقیقاتی نمایشگرهای هولوگرافی در سالهای اخیر پیشرفت زیادی داشته است ،اما چشم انداز نمایشگرهای هولوگرافی واقعی هنوز مبهم باقی مانده است . نمایشگرهای هولوگرافی  هنوز در مراحل تحقیقاتی اولیه و اصلی خود هستند و قبل از تجاری سازی، پیشرفتهای تکنولوژیکی فراوانی نیاز است . . اولین نسل از نمایشگرها هولوگرافی این شرکت، در سال 2010 ساخته شد  و تا 9 وکسل داشت و می توانست اطلاعات عددی ساده ، آیکونها، سمبل ها و غیره را نمایش دهد . این فناوری را می تواند برای ساخت صفحه نمایش سه بعدی سگمنتال مورد استفاده قرار داد . این رویکرد بسیار مقیاس پذیر است و می توان توسط آن تمامی محصولات جالب مانند ساعت شناور را درک کرد.

نسل دوم صفحه نمایشهای هولوگرافی در سال 2013 معرفی و رونمایی شد .  این یک صفحه نمایش به سبک HUD است که دارای میلیونها وکسل بوده و تصاویر در هوا شناورند و می توانند در زمان واقعی تغییر کنند . تعامل توسط یک سنسور حرکتی کینکت به آن اضافه شده و به افراد اجازه میدهد آیکونها را در فضا لمس کنند .تصاویر حاصل از این صفحه نمایش ها حتی در نور اتاق نیز روشن و قابل دیدن است . رویکرد بسیار مقیاس پذیر است .

نسل سوم صفحه نمایشهای  هولوگرافی هم اکنون در فاز تحقیقاتی است .


نوع مطلب : اخبار هولوگرام 

داغ کن - کلوب دات کام
نظرات() 
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر




Admin Logo
themebox Logo