การถ่ายภาพองค์ประกอบหลายตาสามารถช่วยวินิจฉัยโรคตาได้ - Physics World

การถ่ายภาพองค์ประกอบหลายตาสามารถช่วยวินิจฉัยโรคตาได้ - Physics World

ประทับเวลา: 24 ตุลาคม 2023 9:41 น.

เทคนิคที่เรียกว่า Reverberant Optical Coherence Elastography (RevOCE) วัดความยืดหยุ่นหรือความแข็งของโครงสร้างดวงตาด้วยความละเอียดสูง
วิธีการทำงาน: เทคนิคการถ่ายภาพแบบไม่รุกล้ำผสมผสานแรงรังสีอะคูสติกและเอกซเรย์การเชื่อมโยงกันของแสงเพื่อสร้างแผนที่ความเร็วคลื่นยืดหยุ่น 3 มิติของส่วนประกอบดวงตาหลาย ๆ ชิ้นพร้อมกัน ซ้าย: ภาพตัดขวางของแผนที่ความเร็วคลื่นของส่วนหน้าของลูกตา ซึ่งแสดงส่วนประกอบต่างๆ ของดวงตา ได้แก่ เลนส์ (L) ม่านตา (I) กระจกตา (C) และตาขาว (S) ขวา: กราฟแท่งเปรียบเทียบความเร็วคลื่นยืดหยุ่นของส่วนประกอบเหล่านี้ (ขอบคุณภาพ: เมคอนเนน และคณะดอย: 10.1117/1.JBO.28.9.095001)

เทคนิคใหม่จะประเมินคุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ของดวงตาด้วยความละเอียดของความยืดหยุ่นที่ดีกว่าวิธีการปัจจุบัน ทำให้เกิดความหวังในการวินิจฉัยและการรักษาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น แนวทางใหม่ที่เสนอโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮูสตันในรัฐเท็กซัสในสหรัฐอเมริกา ใช้ชื่อว่า multifocal Acoustic Radis แรงสะท้อนของแสงที่สะท้อนถึงการเชื่อมโยงกันของแสง และอาจปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการทำงานของส่วนประกอบของดวงตาที่แตกต่างกัน

ดวงตาเป็นอวัยวะที่ซับซ้อนอย่างยิ่งซึ่งประกอบด้วยเนื้อเยื่อเฉพาะหลายประเภทที่ช่วยรักษาความดันในลูกตา ทำให้เรามองเห็นได้ชัดเจน อย่างไรก็ตาม การทำงานทางชีวกลศาสตร์ตามปกตินี้จะหยุดชะงักในโรคต่างๆ เช่น Keratoconus และ DrDeramus การทำความเข้าใจว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไรเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวินิจฉัยและการรักษาโรคทางตา แต่เพื่อให้เป็นไปได้ แพทย์จำเป็นต้องสามารถประเมินคุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ เช่น ความฝืด วิธีปัจจุบันในการทำเช่นนี้มีข้อจำกัดที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) มีค่าใช้จ่ายสูงและผู้ป่วยต้องอยู่นิ่งๆ เป็นเวลานาน ซึ่งรวมถึงการไม่ขยับดวงตา เนื่องจากการเคลื่อนไหวแม้เพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดได้

การสร้างแผนที่ความยืดหยุ่น 2D หรือ 3D

ในการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิจัยนำโดยวิศวกรชีวการแพทย์ คิริลล์ ลาริน ใช้เทคนิคที่เรียกว่า Reverberant Optical Coherence Elastography (RevOCE) เพื่อวัดความยืดหยุ่นหรือความแข็งของโครงสร้างดวงตาที่มีความละเอียดสูง RevOCE เกี่ยวข้องกับการใช้แหล่งกำเนิดแสงพลังงานต่ำเพื่อสแกนปริมาตรเฉพาะของลูกตา จากนั้นตรวจจับรูปแบบการรบกวนที่ซับซ้อนซึ่งเกิดจากการสั่นของคลื่นกลซึ่งต่อมาจะแพร่กระจายผ่านเนื้อเยื่อตา จากนั้นใช้รูปแบบเหล่านี้เพื่อสร้างแผนที่ความยืดหยุ่น 2 มิติหรือ 3 มิติของภูมิภาคที่ศึกษา

ข้อเสียคือรูปแบบการรบกวนที่ซับซ้อนของคลื่นกลนั้นสร้างได้ยาก และวิธีการปกติในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องใช้แหล่งกำเนิดของคลื่น (เครื่องเขย่าเชิงกล) เพื่อสัมผัสกับเนื้อเยื่อตาโดยตรง สิ่งนี้อาจทำให้ผู้ป่วยรู้สึกอึดอัดมาก

นวัตกรรมของ Larin และเพื่อนร่วมงานคือการสร้างคลื่นแรงเฉือนแบบสะท้อนกลับด้วย RevOCE ในลักษณะที่มีการบุกรุกน้อยกว่ามาก โดยไม่กระทบต่อความละเอียด ระบบใหม่ของพวกเขาประกอบด้วยระบบการแผ่รังสีเสียงแบบ multifocal (ARF) พร้อมด้วยเครื่องกำเนิดอัลตราซาวนด์ควบคู่ไปกับชุดเลนส์อะคูสติก เลนส์เหล่านี้เน้นคลื่นอัลตราซาวนด์เพื่อสร้างลำแสง ARF ที่แตกต่างกันสามลำโดยเว้นระยะห่างกันสองสามมิลลิเมตร จากนั้นลำแสงเหล่านี้จะถูกส่งผ่านพื้นที่เป้าหมายภายในดวงตา ซึ่งทำให้เกิดคลื่นแรงเฉือนแบบสั่นที่สามารถตรวจจับได้โดยอุปกรณ์เอกซเรย์การเชื่อมโยงกันของแสง และหลังการประมวลผลเพื่อสร้างแผนที่อีลาสโตกราฟี 3 มิติของลูกตาทั้งหมดขึ้นมาใหม่

เข้าใจการทำงานของดวงตาโดยรวม

นักวิจัยได้ทดสอบเทคนิคของพวกเขาเกี่ยวกับ ex vivo ลูกตาของเมาส์และยืนยันว่าสามารถสร้างแผนที่ความเร็วของคลื่นเฉือนภายในโครงสร้างต่างๆ ของดวงตา รวมถึงกระจกตา ม่านตา เลนส์ ตาขาว และเรตินา พวกเขาพบว่าความเร็วของคลื่นแตกต่างกันในส่วนประกอบของดวงตา เช่น บริเวณปลายกระจกตาและรูม่านตา นั่นอาจไม่น่าแปลกใจ แต่พวกเขายังพบว่าความเร็วคลื่นแตกต่างกันภายในบริเวณต่างๆ ขององค์ประกอบเดียวกัน เช่น ปลายและขอบกระจกตา ซึ่งหมายความว่าโครงสร้างที่เหมือนกันในดวงตานั้นมีคุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งเป็นสิ่งที่อาจมีความสำคัญต่อการทำงานที่ดีของดวงตา

Larin กล่าวว่า "เทคนิคของเราให้ข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าว่าส่วนประกอบต่างๆ ของดวงตารักษาความแข็งสัมพัทธ์อย่างไร และข้อมูลเชิงลึกที่เราได้รับจะช่วยในการพัฒนาความเข้าใจโดยละเอียดว่าส่วนประกอบเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร" อันที่จริงเขาเสริมว่าข้อมูลที่รวบรวมระหว่างงานนี้ซึ่งมีรายละเอียดอยู่ใน วารสารชีวการแพทย์ทัศนศาสตร์สามารถช่วยนักวิจัยและแพทย์วิเคราะห์ความสัมพันธ์ทางชีวกลศาสตร์ภายในส่วนประกอบของตาแต่ละชิ้นและระหว่างส่วนประกอบต่างๆ สิ่งนี้จะมีความสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจการทำงานของดวงตาโดยรวมในดวงตาที่มีสุขภาพดี เช่นเดียวกับในการวินิจฉัยและติดตามโรค

“โรคและอาการทางตาหลายอย่าง เช่น โรคต้อหิน ส่งผลกระทบต่อส่วนประกอบของตาหลายส่วนพร้อมกัน” เขากล่าว โลกฟิสิกส์. “ด้วยการประเมินคุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ของลูกตาทั้งหมด เช่นเดียวกับแนวทางของเรา ทำให้สามารถตรวจพบโรคเหล่านี้ได้ในระยะเริ่มแรก แม้กระทั่งก่อนที่อาการจะปรากฏในส่วนประกอบเฉพาะก็ตาม การตรวจพบตั้งแต่เนิ่นๆ สามารถนำไปสู่การรักษาและรักษาการมองเห็นที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น”

ยิ่งไปกว่านั้น การเฝ้าติดตามว่าคุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ของลูกตาทั้งหมดเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในช่วงเวลาหนึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญในการติดตามการลุกลามของโรค “โรคบางชนิดอาจส่งผลกระทบต่อองค์ประกอบหนึ่งก่อนที่จะส่งผลกระทบต่อส่วนอื่นๆ” ลารินกล่าว “ด้วยการประเมินลูกตาทั้งหมด แพทย์สามารถประเมินวิวัฒนาการของโรคได้ดีขึ้น และปรับเปลี่ยนแผนการรักษาได้ทันท่วงที”

พื้นที่ University of Houston ขณะนี้ทีมงานวางแผนที่จะปรับแต่งและตรวจสอบเทคนิค RevOCE ที่ได้รับการแก้ไขเพิ่มเติม สิ่งนี้จะเกี่ยวข้องกับการดำเนินการ ในร่างกาย ศึกษาและสำรวจการประยุกต์ใช้ในการติดตามการลุกลามของโรคและผลการรักษาในสัตว์ทดลองต่างๆ และในท้ายที่สุดในมนุษย์ “เรายังสนใจที่จะขยายการใช้งานไปยังส่วนอื่นๆ ของร่างกายนอกเหนือจากดวงตา ตัวอย่างเช่น เพื่อการประเมินคุณสมบัติทางชีวกลศาสตร์ของเนื้อเยื่อลึกโดยไม่รุกราน” ลารินเปิดเผย

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์