Цей спосіб допоміг зробити ВІКТ в рази ефективнішим

Біоінженери з Університету Дьюка продемонстрували метод збільшення глибини, на якій оптична когерентна томографія (ОКТ) може відображати структури під шкірою.

Золотий стандарт візуалізації та діагностики захворювань сітківки, ОКТ, ще не знайшов широкого застосування як методу візуалізації інших частин тіла через його нездатність робити чіткі зображення з глибини понад міліметр під поверхнею шкіри.

Дослідники з Дьюка виявили, що нахил джерела світла і детектора, що використовуються в методиці, збільшує глибину візуалізації OCT майже на 50%, роблячи доступною діагностику під шкірою. «Двоосевий» підхід відкриває нові можливості для використання ОКТ в таких додатках, як виявлення раку шкіри, оцінка опікових пошкоджень і прогресу загоєння, а також керівництво хірургічними процедурами. Результати опубліковані в журналі з відкритим доступом Biomedical Optics Express.

«Насправді це досить проста техніка, яка звучить як щось з» Мисливців за привидами «- ви отримуєте більше потужності, коли перехрещуєте промені», - пояснив Адам Вакс, професор біомедичної інженерії. «Можливість використовувати ОКТ навіть на 2 або 3 міліметри в шкіру надзвичайно корисна, тому що на цій глибині відбувається безліч біологічних процесів, які можуть вказувати на такі захворювання, як рак шкіри».

Стандартне ВІКТ аналогічне ультразвуку, але використовує світло замість звуку. Промінь світла падає на об'єкт, і, вимірюючи час його відскоку, комп'ютери можуть зробити висновок, як виглядає внутрішня структура об'єкта. Вона стала популярною технологією для візуалізації та діагностики захворювань сітківки, тому що та дуже тонка і до неї просто отримати доступ через прозору рогівку і кришталик ока.

Однак більшість інших біологічних тканин розсіюють і відображають світло, що ускладнює проникнення через стандартні підходи ОКТ. Чим глибше проникає світло, тим більша ймовірність того, що воно загубиться в зразку і не виявить пристрій.

У новому методі дослідники замість цього спрямовують світло на об'єкт під невеликим кутом і встановлюють детектор під рівним і протилежним кутом, створюючи подвійну вісь. Це дозволяє детектору використовувати невеликий кут розсіювання, обумовлений фізичною природою об'єкта.

«Нахиляючи джерело світла і детектор, ви збільшуєте свої шанси зібрати більше світла, яке розсіюється під різними кутами з глибини тканини», - пояснив Еван Джеллі, докторант лабораторії Вакса і перший автор статті. «І ОКТ настільки чутлива, що навіть невелика кількість додаткового світла творить чудеса».

За словами Джеллі, дослідники випробували двокоординатний підхід в інших методах візуалізації, але він також ідеально підійшов для ОКТ. Ключове відкриття полягало в тому, що глибина фокусу світла в тканині має велике значення для того, наскільки добре працює двоосевий підхід.

Однак є одна заковика: чим більший кут, який використовується для визначення глибшого сигналу, тим менше стає поле зору. Щоб обійти цю проблему, Джеллі розробив метод сканування фокусу більш вузького вікна на різну глибину тканини, а потім за допомогою обчислювального алгоритму об'єднує дані в одне зображення.

Контрольовані експерименти показали, що двокоординатний підхід ОКТ дійсно перевершує стандартну установку. А на живих мишах двокоординатний ОКТ зміг відобразити кінчик голки на 2 міліметри нижче поверхні шкіри, де 1,2 міліметра традиційно є орієнтиром глибини.