Inżynierowie i lekarze z Duke University opracowali urządzenie podręczne zdolne do przechwytywania obrazów siatkówki z rozdzielczością do stopnia komórkowego. Po raz pierwszy, nowa sonda pozwala badaczom zbierać szczegółowe informacje o strukturze oczu niemowląt i małych dzieci.

„Narzędzia diagnostyczne, które badają i odbierają obraz siatkówki zostały dobrze zaprojektowane dla dorosłych, ale są niezwykle trudne do stosowania u niemowląt i małych dzieci, które nie mogą długo wytrzymać w wymaganej do badania pozycji lub skupić się na wystarczająco długi okres czasu” - mówi Cynthia Toth, profesor okulistyki i inżynierii biomedycznej na Duke University. „Aż do teraz, nie było to możliwe, aby zmierzyć wpływ urazów lub chorób na komórki fotoreceptorowe w oku, w których światło jest najpierw konwertowane na sygnały nerwowe.”

Oko stwarza wyjątkową okazję do badania i obrazowania. Nie jest trudno dostępne, jest stosunkowo samowystarczalne, poprawę jego funkcji można łatwo zmierzyć i jest tam nawet naturalny otwór, przez który można zajrzeć do środka. Ale jest też delikatne, z powodu ważnych struktur schowanych milimetry poniżej różnych powierzchni, więc jest potrzebny szeroki zakres technologii do obrazowania i badania.

W ciągu ostatnich trzech dekad, jedną z najbardziej popularnych z nich jest optyczna koherentna tomografia dna oka (OCT). Przez wydzielanie różnych wiązek określonej częstotliwości światła do tkanek oka i przez porównywanie tych odbić do identycznych ale niezakłóconych fal świetlnych, badacze mogą tworzyć obrazy 3-D kilka milimetrów na głębokość w tylnej części oka.

Sprzęt jednak tradycyjnie był nieporęczny, co oznacza, że pacjent musiał siedzieć w przedniej części maszyny i pozostawać skupiony na danym punkcie. A proces ten trwa kilkadziesiąt minut - wieczność dla większości małych dzieci, jak każdy rodzic dobrze wie.

Choć urządzenia przenośne oparte na OCT i inne technologie zostały opracowane wcześniej, są one dalekie od ideału. Niektóre ważą kilka kilogramów, co czyni badanie , trzymając sprzęt przed okiem dziecka, jeszcze bardziej męczącą i trudną pracą, a żaden nie jest w stanie zapewnić wystarczająco wysokiej rozdzielczości, aby zobaczyć poszczególne fotoreceptory.

W nowym artykule, opublikowanym w dniu 1 sierpnia 2016 roku, w czasopiśmie „Nature Photonics”, naukowcy i okuliści z Duke University przedstawili nową opcję. Ich urządzenie przenośne jest wielkości paczki papierosów, waży nie więcej niż kilka kromek chleba i jest w stanie zbierać szczegółowe informacje o strukturze komórkowej w siatkówce.

„Ten dokument pokazuje po raz pierwszy, że naukowcom udało się bezpośrednio zmierzyć gęstość fotoreceptorów zwanych stożkami u niemowląt” - powiedział Joseph Izatt, profesor inżynierii w Duke i pionier technologii OCT. „W związku z tym, otwiera to drzwi do nowych badań, które będą kluczowe w przyszłości diagnozowania i opieki nad pacjentami z chorobami dziedzicznymi.”

Wcześniej nie było możliwości do gromadzenia tego rodzaju informacji. Istnieje znikomo niewiele danych o tym, jak siatkówka dziecka rozwija się, ponieważ dojrzewa ona w wieku 10 lat. Ogranicza to naszą wiedzę o tym, jak choroby wpływają na wzrok dziecka we wczesnym okresie życia i sprawia, że rozpoznanie choroby jest trudniejsze.

W doniesieniu, w ramach współpracy z grupą badawczą kierowaną przez Izatt, Sina Farsiu, profesor okulistyki i inżynierii biomedycznej na Duke i Toth, szczegółowo przedstawiła możliwości rozwoju, jakie uczyniło ich nowe urządzenie przenośne.

Nowy rodzaj mniejszego lustra skanującego osiągnęło punkt, w którym mogłoby zastąpić większe, starsze modele. Nowa konstrukcja z zastosowaniem zbieżnego zamiast skolimowanego światła zmniejsza długość teleskopowego urządzenia o jedną trzecią. Soczewki niestandardowe szczegółowo opracowane pod względem krzywizny, grubości i rodzaju szkła zostały zaprojektowane przez pierwszego autora Francesco LaRocca oraz specjalnie wykonane. A konstrukcja mechaniczna utrzymuje i integruje elementy zaprojektowane przez Dereka Nankivil’ego - który razem z LaRoccą niedawno ukończyli swoje doktoraty na Duke - i wykonane zostały w warsztacie na terenie kampusu Duke’a.

Nowe urządzenie zostało następnie udostępnione lekarzom do badania dorosłych, co udowodniło, że było ono zdolne do uzyskania dokładnych informacji na temat gęstości fotoreceptorów. Był on również wykorzystywany do badań obrazowych u dzieci, które miały już badane oczy w znieczuleniu.

„Ale ponieważ dzieci nigdy wcześniej nie zostały badane tym systemem, nie ma złotego standardu, do którego możemy go porównać” - powiedział LaRocca. „Wyniki jednak potwierdzają teorie, mówiące, że stożki migrują wraz z dojrzewaniem oka. Badania wykazały również różne mikroskopijne struktury patologiczne, których normalnie nie byłoby możliwe zobaczyć , posługując się klinicznymi urządzeniami o niższej rozdzielczości z klasy systemów przenośnych.”

Z prototypem używanym przez lekarzy w Duke Health, ilość informacji, która została zdobyta ze skanów dzieci mogłaby ostatecznie utworzyć bazę danych, aby dać o wiele lepszy obraz tego, jak siatkówka dojrzewa wraz z wiekiem. Grupa pracuje już nad następną generacją projektu, po uzyskaniu informacji zwrotnych od klinicystów dotyczących tego, co można poprawić.

„W tym momencie znamy dużo współpracowników w różnych instytucjach, którzy chcieliby również dostać w swoje ręce jeden z naszych aparatów” - powiedział LaRocca.

Źródło: http://www.medicalnewstoday.com/releases/312067.php