Новая методика помогла сделать ОКТ в разы эффективнее
Золотой стандарт визуализации и диагностики заболеваний сетчатки, ОКТ, еще не нашел широкого применения в качестве метода визуализации других частей тела из-за его неспособности делать четкие изображения с глубины более миллиметра под поверхностью кожи.
Исследователи из Дьюка обнаружили, что наклон источника света и детектора, используемых в методике, увеличивает глубину визуализации OCT почти на 50%, делая доступной диагностику под кожей. «Двухосевой» подход открывает новые возможности для использования ОКТ в таких приложениях, как выявление рака кожи, оценка ожоговых повреждений и прогресса заживления, а также руководство хирургическими процедурами. Результаты опубликованы в журнале с открытым доступом Biomedical Optics Express.
«На самом деле это довольно простая техника, которая звучит как нечто из "Охотников за привидениями" − вы получаете больше мощности, когда перекрещиваете лучи», − пояснил Адам Вакс, профессор биомедицинской инженерии. «Возможность использовать ОКТ даже на 2 или 3 миллиметра в кожу чрезвычайно полезна, потому что на этой глубине происходит множество биологических процессов, которые могут указывать на такие заболевания, как рак кожи».
Стандартная ОКТ аналогична ультразвуку, но использует свет вместо звука. Луч света падает на объект, и, измеряя время его отскока, компьютеры могут сделать вывод, как выглядит внутренняя структура объекта. Она стал популярной технологией для визуализации и диагностики заболеваний сетчатки, потому что та очень тонкая и к ней просто получить доступ через прозрачную роговицу и хрусталик глаза.
Однако большинство других биологических тканей рассеивают и отражают свет, что затрудняет проникновение через стандартные подходы ОКТ. Чем глубже проникает свет, тем больше вероятность того, что он потеряется в образце и не обнаружит устройство.
В новом методе исследователи вместо этого направляют свет на объект под небольшим углом и устанавливают детектор под равным и противоположным углом, создавая двойную ось. Это позволяет детектору использовать небольшой угол рассеяния, обусловленный физической природой объекта.
«Наклоняя источник света и детектор, вы увеличиваете свои шансы собрать больше света, который рассеивается под разными углами из глубины ткани», − объяснил Эван Джелли, докторант лаборатории Вакса и первый автор статьи. «И ОКТ настолько чувствительна, что даже небольшое количество дополнительного света творит чудеса».
По словам Джелли, исследователи опробовали двухкоординатный подход в других методах визуализации, но он также идеально подошел для ОКТ. Ключевое открытие заключалось в том, что глубина фокуса света в ткани имеет большое значение для того, насколько хорошо работает двухосевой подход.
Однако есть одна загвоздка: чем больше угол, используемый для определения более глубокого сигнала, тем меньше становится поле зрения. Чтобы обойти эту проблему, Джелли разработал метод сканирования фокуса более узкого окна на разную глубину ткани, а затем с помощью вычислительного алгоритма объединяет данные в одно изображение.
Контролируемые эксперименты показали, что двухкоординатный подход ОКТ действительно превосходит стандартную установку. А на живых мышах двухкоординатный ОКТ смог отобразить кончик иглы на 2 миллиметра ниже поверхности кожи, где 1,2 миллиметра традиционно являются ориентиром глубины.