חוקרים לוקחים טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית לשלב הבא: עם הדמיה ברורה יותר ורזולוציה משופרת, גישת OCT חדשה יכולה לשפר את הדמיה אבחנתית רפואית

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
X-ray_Promo1


חוקרים פיתחו גרסה משופרת של טומוגרפיה קוהרנטית אופטית (OCT) שיכולה לצלם דגימות ביו-רפואיות עם ניגודיות ורזולוציה גבוהות יותר על פני שדה ראייה תלת מימדי רחב יותר ממה שהיה אפשרי בעבר. המיקרוסקופ התלת מימדי החדש יכול להיות שימושי למחקר ביו-רפואי ובסופו של דבר לאפשר הדמיה אבחנתית רפואית מדויקת יותר.

ב אופטיקה, כתב העת של Optica Publishing Group למחקר בעל השפעה גבוהה, החוקרים מאוניברסיטת דיוק מתארים את הטכניקה החדשה, אותה הם מכנים 3D Optical Coherence Refraction Tomography (3D OCRT). באמצעות דגימות ביולוגיות שונות, הם מראים ש- 3D OCRT מייצר תמונות מפורטות ביותר החושפות תכונות שקשה לצפות בהן עם OCT מסורתי.

OCT משתמש באור כדי לספק תמונות תלת מימד ברזולוציה גבוהה ללא צורך בחומרי ניגוד או תוויות. למרות שהיא משמשת בדרך כלל ליישומים ברפואת עיניים, ניתן להשתמש בשיטת ההדמיה גם כדי לדמיין חלקים רבים אחרים בגוף כמו העור ובפנים האוזניים, הפה, העורקים ודרכי העיכול.

"OCT היא טכניקת הדמיה נפחית בשימוש נרחב ברפואת עיניים ובענפי רפואה אחרים", אמר המחבר הראשון קווין סי ג'ואו. "פיתחנו הרחבה חדשה ומרגשת, הכוללת חומרה חדשה בשילוב עם אלגוריתם חדש של שחזור תמונה תלת מימדית חישובית כדי לתת מענה לכמה מגבלות ידועות של טכניקת ההדמיה."

"אנו רואים את הגישה הזו מיושמת במגוון רחב של יישומי הדמיה ביו-רפואיים, כגון in vivo הדמיה אבחנתית של העין או העור האנושי", אמר מנהיג צוות המחקר ג'וזף א. איזאט. "ניתן גם למזער בקלות את החומרה שתכננו לבצע את הטכניקה לתוך בדיקות קטנות או אנדוסקופים כדי לגשת למערכת העיכול ולחלקים אחרים של מערכת העיכול. גוּף."

רואים עוד עם אוקטובר

למרות ש-OCT הוכיח את עצמו כשימושי הן ביישומים קליניים והן במחקר ביו-רפואי, קשה לרכוש תמונות OCT ברזולוציה גבוהה על פני שדה ראייה רחב לכל הכיוונים בו-זמנית, עקב מגבלות יסוד המוטלות על ידי התפשטות אלומה אופטית. אתגר נוסף הוא שתמונות OCT מכילות רמות גבוהות של רעש אקראי, הנקרא כתם, שיכול לטשטש פרטים חשובים מבחינה ביו-רפואית.

כדי לטפל במגבלות אלו, החוקרים השתמשו בעיצוב אופטי ששילב מראה פרבולית. סוג זה של מראה נמצא בדרך כלל ביישומים ללא הדמיה, כגון פנסים, שבהם הוא מקיף את הנורה כדי לכוון את האור לכיוון אחד. החוקרים השתמשו במערך אופטי שבו אור נשלח לכיוון השני, כאשר הדגימה ממוקמת במקום שבו תהיה הנורה בפנס.

עיצוב זה איפשר לצלם את המדגם ממספר רב של תצוגות על פני מגוון רחב מאוד של זוויות. הם פיתחו אלגוריתם מתוחכם כדי לשלב את התצוגות לתמונה תלת מימדית אחת ואיכותית המתקנת עיוותים, רעשים ופגמים אחרים.

"העבודה שפורסמה ב אופטיקה מרחיב את המחקר הקודם שלנו על ידי התגברות על אתגרים הנדסיים משמעותיים, הן בחומרה והן בתוכנה, כדי לאפשר ל-OCRT לעבוד בתלת מימד ולהפוך אותו ליישומי רחב יותר", אמר מנהיג צוות המחקר, Sina Farsiu. "מכיוון שהמערכת שלנו מייצרת עשרות עד מאות של ג'יגה-בייט של נתונים, היינו צריכים לפתח אלגוריתם חדש המבוסס על כלים חישוביים מודרניים שהבשילו לאחרונה בתוך קהילת למידת המכונה".

קבלת מבט רחב יותר

החוקרים הדגימו את הרבגוניות והישימות הרחבה של השיטה על ידי שימוש בה לדימוי דגימות ביולוגיות שונות כולל דג זברה וזבוב פירות, שהם מודל אורגניזמים חשובים למחקרים התנהגותיים, התפתחותיים ונוירוביולוגיים. הם גם צילמו דגימות רקמת עכברים של קנה הנשימה והוושט כדי להדגים את הפוטנציאל להדמיה אבחנתית רפואית. עם 3D OCRT, הם רכשו שדות ראייה תלת מימדיים של עד ±75° מבלי להזיז את המדגם.

"בנוסף להפחתת חפצי רעש ותיקון לעיוותים שנגרמו מדגימה, OCRT מסוגל מטבעו ליצור ניגודיות ממאפייני רקמה שפחות גלויים ב-OCT המסורתי", אמר ג'ואו. "לדוגמה, אנחנו מראים שהוא רגיש למבנים מכוונים כמו רקמה דמוית סיבים".

החוקרים בוחנים כעת דרכים לכווץ את המערכת ולהפוך אותה למהירה יותר עבור הדמיה חיה על ידי ניצול ההתפתחויות האחרונות בטכנולוגיות מהירות יותר של מערכת OCT והתקדמות בלמידה עמוקה שיכולה להאיץ או לשפר את עיבוד הנתונים.

מקור הסיפור:

חומרים המסופק על ידי אופטיקה. הערה: ניתן לערוך את התוכן לפי הסגנון והאורך.



קישור לכתבת המקור – 2022-06-02 18:42:31

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר