آخرین مطالب

رویکرد جدید برای توموگرافی انسجام نوری، عمق دید آن را در بافت‌های بیولوژیکی افزایش می‌دهد —


مهندسان زیست پزشکی در دانشگاه دوک روشی را برای افزایش عمقی که در آن توموگرافی انسجام نوری (OCT) می تواند ساختارهای زیر پوست را تصویربرداری کند، نشان داده اند.

استاندارد طلایی برای تصویربرداری و تشخیص بیماری‌های درون شبکیه، OCT، به دلیل ناتوانی در برگرداندن تصاویر واضح از بیش از یک میلی‌متر زیر سطح پوست، هنوز به عنوان یک تکنیک تصویربرداری برای سایر قسمت‌های بدن کاربرد گسترده‌ای پیدا نکرده است.

محققان دوک دریافتند که کج کردن منبع نور و آشکارساز مورد استفاده در این تکنیک، عمق تصویربرداری OCT را تقریباً 50 درصد افزایش می‌دهد و تشخیص پوست را در دسترس قرار می‌دهد. رویکرد “دو محوره” فرصت های جدیدی را برای OCT در کاربردهایی مانند لکه بینی سرطان پوست، ارزیابی آسیب سوختگی و پیشرفت بهبودی و هدایت روش های جراحی باز می کند.

نتایج به صورت آنلاین در تاریخ 1 دسامبر در مجله دسترسی آزاد ظاهر می شود Biomedical Optics Express.

آدام وکس، پروفسور مهندسی زیست پزشکی در دوک، می گوید: «این در واقع یک تکنیک نسبتاً ساده است که شبیه چیزی از Ghostbusters است – وقتی از پرتوها عبور می کنید، قدرت بیشتری دریافت می کنید. استفاده از OCT حتی 2 یا 3 میلی متر در پوست بسیار مفید است زیرا فرآیندهای بیولوژیکی زیادی در آن عمق اتفاق می افتد که می تواند نشان دهنده بیماری هایی مانند سرطان پوست باشد.

OCT استاندارد مشابه اولتراسوند است اما از نور به جای صدا استفاده می کند. یک پرتو نور به یک جسم می تابد و با اندازه گیری مدت زمانی که طول می کشد تا آن به عقب بازگردد، رایانه ها می توانند استنباط کنند که ساختار داخلی جسم چگونه به نظر می رسد. این به فناوری مورد استفاده برای تصویربرداری و تشخیص بیماری های شبکیه تبدیل شده است زیرا شبکیه بسیار نازک است و به راحتی از طریق قرنیه و عدسی شفاف چشم قابل دسترسی است.

با این حال، اکثر بافت‌های بیولوژیکی دیگر نور را پراکنده و منعکس می‌کنند و نفوذ آن را با رویکردهای استاندارد OCT دشوار می‌کنند. هر چه نور عمیق تر شود، احتمال گم شدن در نمونه و از دست دادن تشخیص دستگاه بیشتر می شود.

در روش جدید، محققان در عوض نور را با زاویه کمی به سمت جسم می گیرند و آشکارساز را در یک زاویه مساوی و مخالف تنظیم می کنند و یک محور دوگانه ایجاد می کنند. این به آشکارساز اجازه می دهد تا از زاویه پراکندگی خفیف ناشی از طبیعت فیزیکی جسم بهره مند شود.

ایوان جلی، دانشجوی دکترا در آزمایشگاه وکس و اولین نویسنده مقاله، گفت: «با کج کردن منبع نور و آشکارساز، شانس خود را برای جمع‌آوری بیشتر نوری که در زوایای عجیب و غریب از اعماق بافت پراکنده می‌شود، افزایش می‌دهید. “و OCT آنقدر حساس است که فقط کمی بیشتر از آن نور پراکنده تمام چیزی است که شما نیاز دارید.”

به گفته جلی، محققان این رویکرد دو محوره را در سایر روش‌های تصویربرداری امتحان کرده‌اند. اما جلی از طریق آزمایشات خود کشف کرد که چگونه این مورد را در OCT اعمال کند. کشف کلیدی او این بود که عمق نقطه کانونی نور در بافت تفاوت زیادی در نحوه عملکرد رویکرد دو محوره ایجاد می کند.

با این حال، یک نکته وجود دارد: هر چه زاویه استفاده شده برای شناسایی سیگنال عمیق‌تر بیشتر باشد، میدان دید کوچک‌تر می‌شود. برای حل این مشکل، Jelly روشی ابداع کرد که فوکوس پنجره باریک‌تر را از اعماق مختلف بافت اسکن کرده و سپس از یک الگوریتم محاسباتی برای ترکیب داده‌ها در یک تصویر واحد استفاده کرد.

در این مقاله، Wax and Jelly این رویکرد را با بافت‌های ساخته شده و موش‌های بدون مو آزمایش کردند تا عملکرد آن را در مقایسه با OCT استاندارد ارزیابی کنند تا ببینند چه اطلاعاتی می‌تواند در پوست یک حیوان زنده نشان دهد. آزمایش‌های کنترل‌شده نشان داد که رویکرد OCT دو محوره نسبت به تنظیم استاندارد بهتر عمل می‌کند. و در موش‌های زنده، OCT دو محوره توانست از نوک یک سوزن 2 میلی‌متری زیر سطح پوست تصویربرداری کند، جایی که 1.2 میلی‌متر به طور سنتی عمق نقطه عطفی است.

جیلی می‌گوید: OCT دو محوره تصاویر و اطلاعاتی از لایه‌های پوست که در آن تبادل خون و مولکولی در آن رخ می‌دهد به ما می‌دهد که برای تشخیص علائم بیماری بسیار ارزشمند است. این فناوری هنوز در مراحل اولیه خود است، اما در ابتدا برای سنجش زیستی یا هدایت روش های جراحی بسیار موفق است.

این تحقیق توسط بنیاد ملی علوم (CBET-2009841، IIP-1827560) تامین مالی شده است.

منبع داستان:

مواد ارائه شده توسط دانشگاه دوک. نوشته اصلی توسط کن کینگری. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.