טכנולוגיית הדמיית עיניים פורצת דרך העור על ידי חציית קורות: גישה חדשה לטומוגרפיה קוהרנטית אופטית מגדילה את עומק הראייה שלה ברקמות ביולוגיות

תקן הזהב להדמיה ואבחון מחלות בתוך הרשתית, OCT טרם מצא שימוש נרחב כטכניקת הדמיה עבור חלקים אחרים בגוף בשל חוסר יכולתו להחזיר תמונות ברורות ביותר ממילימטר מתחת לפני העור.

חוקרי Duke מצאו שהטיית מקור האור והגלאי המשמשים בטכניקה מגדילה את עומק ההדמיה של OCT בכמעט 50%, מה שמציב את אבחנות העור בהישג יד. גישת "הציר הכפול" פותחת אפשרויות חדשות לשימוש ב-OCT ביישומים כגון איתור סרטן עור, הערכת נזקי כוויות והתקדמות הריפוי והנחיית הליכים כירורגיים.

התוצאות מופיעות באינטרנט ב-1 בדצמבר ביומן הגישה הפתוחה אופטיקה ביו-רפואית אקספרס.

"זו למעשה טכניקה פשוטה למדי שנשמעת כמו משהו מתוך מכסי רפאים – אתה מקבל יותר כוח כשאתה חוצה את הקורות", אמר אדם וקס, פרופסור להנדסה ביו-רפואית ב-Duke. "היכולת להשתמש ב-OCT אפילו 2 או 3 מילימטרים לתוך העור היא שימושית ביותר מכיוון שיש הרבה תהליכים ביולוגיים שקורים בעומק הזה שיכולים להעיד על מחלות כמו סרטן העור."

OCT סטנדרטי מקביל לאולטרסאונד אך משתמש באור במקום בקול. אלומת אור זורחת כלפי מטה לתוך עצם, ועל ידי מדידה של כמה זמן לוקח לו לחזור אחורה, מחשבים יכולים להסיק כיצד נראה המבנה הפנימי של האובייקט. היא הפכה לטכנולוגיה המומלצת להדמיה ואבחון מחלות רשתית מכיוון שהרשתית כל כך דקה ונגישה בקלות דרך הקרנית והעדשה השקופה של העין.

רוב הרקמות הביולוגיות האחרות, לעומת זאת, מתפזרות ומחזירות אור, מה שמקשה על החדירה עם גישות OCT סטנדרטיות. ככל שהאור מעמיק יותר, כך גדל הסיכוי ללכת לאיבוד בדגימה ולהחמיץ את זיהוי המכשיר.

בטכניקה החדשה, החוקרים מכוונים במקום את האור לעבר האובייקט בזווית קלה ומעמידים את הגלאי בזווית שווה והפוכה, ויוצרים ציר כפול. זה מאפשר לגלאי להפיק תועלת מזווית הפיזור הקלה שמוצגת על ידי הטבע הפיזי של האובייקט.

"על ידי הטיית מקור האור והגלאי, אתה מגדיל את הסיכוי שלך לאסוף יותר מהאור שמתפזר בזוויות מוזרות מעומק הרקמה", אמר אוון ג'לי, דוקטורנט במעבדה של וקס ומחבר ראשון של המאמר. "ו-OCT כל כך רגיש שרק קצת יותר מהאור המפוזר הזה הוא כל מה שאתה צריך."

לדברי Jelly, חוקרים ניסו את הגישה הדו-צירית הזו בשיטות הדמיה אחרות. אבל דרך הניסויים שלו, ג'לי גילה איך ליישם את זה ב-OCT. התגלית המרכזית שלו הייתה שעומק מוקד האור בתוך הרקמה עושה הבדל גדול במידת היעילות של הגישה הדו-צירית.

עם זאת, יש מלכוד: ככל שהזווית המשמשת לזיהוי אות עמוקים יותר, כך שדה הראייה קטן יותר. כדי לעקוף את הנושא הזה, ג'לי הגה שיטה לסריקת המוקד של החלון הצר יותר דרך עומקים שונים של הרקמה ולאחר מכן באמצעות אלגוריתם חישובי כדי לשלב את הנתונים לתמונה אחת.

במאמר, Wax and Jelly בדקו את הגישה הזו עם רקמות מפוברקות ועכברים חסרי שיער כדי למדוד את הביצועים שלה מול OCT סטנדרטי כדי לראות איזה מידע היא יכולה לחשוף בעור של חיה חיה. הניסויים המבוקרים הראו שגישת ה-OCT הדו-צירית אכן נוטה לעלות על ההגדרה הסטנדרטית. ובעכברים החיים, ה-OCT הדו-ציר הצליח לדמיין את קצה המחט במרחק של 2 מילימטר מתחת לפני העור, כאשר 1.2 מילימטרים הם באופן מסורתי עומק ציון הדרך.

"ה-OCT הדו-ציר נתן לנו תמונות ומידע משכבות העור שבהן מתרחשים חילופי דם ומולקולרים, וזה בעל ערך רב לזיהוי סימני מחלות", אמר ג'לי. "הטכנולוגיה עדיין בחיתוליה, אבל היא מתוכננת להיות מוצלחת ביותר עבור חישה ביולוגית או הנחיית הליכים כירורגיים."

מחקר זה מומן על ידי הקרן הלאומית למדע (CBET-2009841, IIP-1827560).

מקור הסיפור:

חומרים המסופק על ידי אוניברסיטת דיוק. מקור נכתב על ידי קן קינגרי. הערה: ניתן לערוך את התוכן לפי הסגנון והאורך.