Если вы когда-нибудь посещали обычный осмотр глаз у оптометриста, то, скорее всего, вам приходилось прижимать подбородок и лоб к устройству для биовизуализации.
Оно известно как оптическая когерентная томография (ОКТ) и широко используется в глазных клиниках по всему миру. ОКТ использует световые волны для получения высококачественных поперечных изображений сетчатки неинвазивным способом. Эти изображения могут иметь важное значение для диагностики и мониторинга заболеваний глаз.
При любой биовизуализации — будь то визуализация сетчатки или визуализация внутри живого организма — устройства должны быть достаточно маленькими и компактными, чтобы создавать изображения высокого качества. Однако механические аспекты устройств ОКТ, такие как вращающиеся зеркала, могут увеличивать вероятность сбоя устройства.
🔬 Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере разработали новое устройство для биовизуализации, которое может работать со значительно более низкой мощностью и полностью немеханическим способом. Это может однажды улучшить диагностику заболеваний глаз и даже сердца.
В недавнем исследовании, опубликованном в Optics Express, команда инженеров создала устройство, использующее процесс, называемый электрокапиллярным эффектом, для изменения формы поверхности жидкости для выполнения оптических функций.
«Мы действительно воодушевлены использованием одного из наших устройств, особенно для визуализации сетчатки», — сказал ведущий автор Сэмюэль Гилинский, недавний кандидат наук в области электротехники. «Это может стать критически важным методом для визуализации внутри нашего организма».
Создав устройство, в котором не используются сканирующие зеркала, этот метод требует меньше электроэнергии, чем другие устройства, используемые для ОКТ и биовизуализации.
«Преимущества немеханического сканирования заключаются в том, что вы устраняете необходимость физически перемещать объекты в вашем устройстве, что снижает любые источники механических неисправностей и увеличивает общий срок службы самого устройства», — сказал Гилинский.
Гилинский отметил необходимость того, чтобы эти системы ОКТ были компактными, лёгкими и, что наиболее важно, безопасными для использования в организме человека.
Другие члены исследовательской группы: Джульет Гопинат, профессор электротехники; Шу-Вэй Хуан, доцент кафедры электротехники; Виктор Брайт, профессор машиностроения; аспиранты Ян Бартос и Эдуардо Мисклес; и аспирант Джонатан Масгрейв.
«Наша работа даёт возможность, благодаря которой мы, надеюсь, сможем выявлять заболевания на более ранних стадиях и улучшать жизнь людей», — сказала Гопинат.
Чтобы проверить способность устройства выполнять биомедицинскую визуализацию, исследователи обратились к удивительному водному животному — рыбе данио-рерио.
Рыбы данио-рерио использовались в исследованиях ОКТ, поскольку структура их глаз довольно похожа на структуру человеческого глаза. В ходе исследования учёные сосредоточились на определении местоположения роговицы, радужной оболочки и сетчатки у рыбы данио-рерио.
Для проведения визуализации внутри живого организма учёные должны иметь возможность определить структуру образцов, представляющих интерес, таких как глаз или органы внутри тела. Двумя контрольными показателями, которых группа надеялась достичь, были 10 микрон в осевом разрешении и около 5 микрон в боковом разрешении, что меньше ширины человеческого волоса.
«Интересным результатом было то, что мы смогли фактически разграничить роговицу и радужную оболочку на наших изображениях», — сказал Гилинский. «Мы смогли достичь целевых показателей разрешения, что было захватывающе».
Возможность протестировать это устройство для биовизуализации может открыть новые возможности для картирования аспектов сетчатки, которые могут иметь важное значение для диагностики потенциальных заболеваний глаз, таких как возрастная макулярная дегенерация и глаукома.
Кроме того, по словам Гилинского, новая методика биовизуализации может помочь в определении реальных коронарных особенностей человека, что будет важно для диагностики сердечных заболеваний — основной причины смерти в Соединённых Штатах.
Благодаря опыту исследовательской группы в области микроскопических систем, они надеются создать эндоскопы, которые могут произвести революцию в технологии биовизуализации.
«Растёт стремление сделать эндоскопы как можно меньше в диаметре и гибкими, чтобы вызывать как можно меньше дискомфорта», — сказал он. «Используя наши компоненты, мы можем поддерживать оптическую систему очень малого размера по сравнению с механическим сканером, который может помочь технологиям ОКТ».
Предоставлено Университетом Колорадо в Боулдере.