Благодаря модернизированному спектрометру, напечатанному на 3D-принтере, сканер в 15 раз легче и меньше, чем существующие коммерческие системы, и состоит из деталей, стоимость которых составляет менее одной десятой розничной цены коммерческих систем – и все это без ущерба для качества изображения.
В ходе своего первого клинического испытания новый сканер ОКТ выдавал изображения 120 сетчаток, которые были на 95 процентов четче, чем изображения, получаемые в текущих коммерческих системах, что было достаточно для точного клинического диагноза.
Результаты появятся в Интернете 28 июня в журнале ARVO Translational Vision Science & Technology.
Используемая с 1990-х годов ОКТ-визуализация стала стандартом лечения многих заболеваний сетчатки, включая дегенерацию желтого пятна и диабетическую ретинопатию, а также глаукому. Однако ОКТ редко входит в состав стандартного скринингового обследования, поскольку машины могут стоить более 100000 долларов, а это означает, что обычно они есть только в крупных офтальмологических центрах.
«После того, как вы потеряли зрение, очень трудно его вернуть, поэтому ключом к предотвращению слепоты является раннее обнаружение», – сказал Адам Вакс, профессор биомедицинской инженерии в Duke. "Наша цель – сделать ОКТ значительно дешевле, чтобы большее количество клиник могло позволить себе эти устройства, особенно в условиях глобального здравоохранения."
ОКТ – это оптический аналог ультразвука, который работает, посылая звуковые волны в ткани и измеряя, сколько времени им требуется, чтобы вернуться. Но поскольку свет намного быстрее звука, измерять время труднее. Чтобы рассчитать время, когда световые волны отражаются от сканируемой ткани, устройства ОКТ используют спектрометр, чтобы определить, насколько их фаза сдвинута по сравнению с идентичными световыми волнами, которые прошли такое же расстояние, но не взаимодействовали с тканью.
Основная технология, позволяющая использовать меньшее и менее дорогое устройство ОКТ, – это новый тип спектрометра, разработанный Ваксом и его бывшим аспирантом Сангхун Ким.
Традиционные спектрометры состоят в основном из точно вырезанных металлических компонентов и направляют свет через серию линз, зеркал и дифракционных щелей в форме буквы W. Хотя эта установка обеспечивает высокую степень точности, небольшие механические сдвиги, вызванные ударами или даже изменениями температуры, могут привести к несоосности.
Однако конструкция воска направлена на круговую траекторию внутри корпуса, сделанного в основном из пластика, напечатанного на 3D-принтере. Поскольку световой путь спектрометра является круглым, любые расширения или сжатия из-за изменений температуры происходят симметрично, уравновешивая себя, чтобы оптические элементы оставались выровненными.
Устройство также использует более крупный детектор в конце пути света, чтобы уменьшить вероятность перекосов.
Традиционные аппараты OCT весят более 60 фунтов, занимают весь рабочий стол и стоят от 50 000 до 120 000 долларов. Новое устройство OCT весит четыре фунта, размером с коробку для завтрака и, как ожидает Вакс, будет продаваться менее чем за 15000 долларов.
«Прямо сейчас устройства OCT находятся в отдельной комнате, и требуется, чтобы научный сотрудник настроил их, чтобы все работало правильно», – сказал Вакс. "Наши можно просто поставить на полку в офисе, и их можно без проблем снять, использовать и положить обратно. Мы сканировали людей в Starbucks с его помощью."
В новом исследовании J. Никлас Ульрих, хирург сетчатки глаза и доцент офтальмологии медицинского факультета Университета Северной Каролины, протестировал новый ОКТ-сканер в сравнении с коммерческим прибором, произведенным Heidelberg Engineering. Он выполнил клиническую визуализацию обоих глаз 60 пациентов, половина от здоровых добровольцев и половина с каким-либо заболеванием сетчатки.
Чтобы сравнить изображения, полученные на обеих машинах, исследователи использовали отношение контрастности к шуму – меру, часто используемую для определения качества изображения при медицинской визуализации. Результаты показали, что по этому показателю недорогой портативный ОКТ-сканер обеспечивает полезный контраст, составляющий всего 5.На 6 процентов меньше, чем у коммерческого аппарата, что все еще достаточно для проведения клинической диагностики.
«Я был очень впечатлен качеством изображений с этого недорогого устройства – оно абсолютно сопоставимо с нашими стандартными коммерческими машинами», – сказал Ульрих. "Очевидно, что в нем отсутствуют некоторые навороты наших ОКТ-сканеров стоимостью более 100 тысяч долларов, но он позволяет точно диагностировать структурное заболевание сетчатки, а также отслеживать успешность лечения.
Установка выполняется быстро и легко, занимает мало места, что позволяет устройству хорошо работать в небольших вспомогательных офисах. Я надеюсь, что разработка этой недорогой ОКТ улучшит доступ пациентов к технологии ОКТ и внесет свой вклад в сохранение зрения в Северной Каролине, а также на национальном и во всем мире."
Вакс коммерциализирует устройство через стартап под названием Lumedica, который уже производит и продает приборы первого поколения для исследовательских целей. Компания надеется получить венчурную поддержку в ближайшем будущем, а также ведет переговоры о потенциальных лицензионных сделках с внешними компаниями.
"Люди, которые хотят провести OCT в новых частях земного шара, проявляют большой интерес, а также к малообеспеченным группам населения прямо здесь, в Соединенном Королевстве.S.,"сказал воск. «С ростом числа случаев диабетической ретинопатии в таких странах, как США, Индия и Китай, мы надеемся, что сможем спасти зрение многих людей, резко расширив доступ к этой технологии."