Новый зонд для исследования глаз младенцев

Исследователи университета Дьюка разработали портативный зонд, который может отображать отдельные фоторецепторы в глазах младенцев. 

Технология, основанная на адаптивной оптике, облегчит врачам и ученым наблюдение за этими клетками для диагностики глазных заболеваний и раннего выявления заболеваний и травм, связанных с мозгом. 

Фоторецепторы являются специализированными нейронами, которые состоят из светочувствительных клеток сетчатки, расширение центральной нервной системы, расположенной в задней части глаза. Сетчатка посылает сигналы в мозг через зрительный нерв, который обрабатывает визуальную информацию. Предыдущие исследования показали, что нейродегенеративные заболевания, включая болезнь Альцгеймера и Паркинсона, а также травматические повреждения головного мозга, такие как сотрясения, могут изменять нейрональные структуры сетчатки. 

Для изучения этих нейрональных структур исследователи обычно используют адаптивный оптический сканирующий лазерный офтальмоскоп (AOSLO), неинвазивный инструмент, который обеспечивает значительно более высокое разрешение изображения, чем МРТ. 

Хотя традиционное AOSLO позволяет исследователям визуализировать индивидуальные клетки фоторецептора, такие системы как большие как Таблица билльярда, дорогие и весьма сложные. Своя польза была ограничена к пациентам которые могут сидеть upright починка их пристальный взгляд на несколько минут, поэтому она значит что нет как полезно для маленьких ребеят или для взрослых с вопросами познавательных или удобоподвижности. 

Новая система, называемая HAOSLO для портативного AOSLO, измеряет всего 4 дюйма на 2 дюйма на 5,5 дюйма и весит менее половины фунта. 

Исследователя герцога преобразовали AOSLO в handheld зонд путем улучшать свои оптически, обработку сигнала и механически конструкции. Это включало в себя разработку нового алгоритма, который заменяет традиционную систему зондирования большого волнового фронта AOSLO, оптический компонент, который может обнаруживать искажения света, вызванные глазом. 

Исследование появилось 23 августа в журнале Optica. 

"Другие исследователи показали, что датчик волнового фронта может быть заменен алгоритмом, но предыдущие алгоритмы не были достаточно быстрыми или надежными для использования в портативном устройстве", - сказал Теодор Дюбозе, аспирант кафедры биомедицинской инженерии в Дюке и первый автор статьи. "Алгоритм, который мы разработали, намного быстрее, чем предыдущие методы, и столь же точен." 

"Наш новый инструмент быстрый и легкий, поэтому врачи могут доставлять его непосредственно своим пациентам, а зонд позволяет нам быстро собирать изображения, даже если есть движение", - сказала Сина Фарсиу, доцент кафедры биомедицинской инженерии и офтальмологии. "Эти возможности позволяют нам открыть пул пациентов, которые могли бы извлечь выгоду из этой технологии." 

Новый дизайн инструмента делает его особенно полезным для визуализации глаз маленьких детей. Например, недоношенные новорожденные имеют больший риск развития глазных заболеваний, таких как ретинопатия, которая может привести к слепоте, если не диагностировать быстро. Исследователи могут также использовать инструмент для отслеживания раннего развития мозга у детей путем визуализации их сетчатки, которая развивается вместе с центральной нервной системой. 

Команда с оптимизмом смотрит на использование инструмента как внутри, так и за пределами больницы. Поскольку HAOSLO можно поместить в операционную, врачи смогут увидеть фоторецепторы с максимально возможным разрешением во время операции, даже когда пациент находится под анестезией и в положении лежа. Это также может помочь врачам быстро оценить возможную черепно-мозговую травму у спортсменов, таких как футболисты, сходящие с поля с травмами головы. 

Прежде чем исследователи подготовятся к крупномасштабным клиническим испытаниям, они планируют включить Дополнительные режимы визуализации для обнаружения других заболеваний. 

Они также сделали механические конструкции, вычислительные алгоритмы и программное обеспечение управления в свободном доступе в интернете, так что другие ученые могут адаптировать новую систему для своих научных приложений.