Новая методика медицинской визуализации с использованием оптоволокна

Новая методика медицинской визуализации с использованием оптоволокна

Группа физиков во главе с доктором Дэвидом Филлипсом (David Phillips) из Эксетерского университета открыла новый способ управления светом, преобразованного при прохождении через очень тонкую нить оптического волокна. Эти ультратонкие волокна чрезвычайно перспективны для следующего поколения медицинских эндоскопов и позволяют получать изображения с высоким разрешением глубоко внутри тела.

Обычные эндоскопы имеют миллиметровую ширину и ограниченное разрешение, поэтому их нельзя использовать для осмотра отдельных клеток. Ультратонкие оптические волокна примерно в 10 раз тоньше и позволяют получать изображения с гораздо более высоким разрешением, достаточного для изучения отдельных клеток непосредственно внутри живой ткани. В обычной практике клетки можно увидеть только после того, как они были помещены под микроскоп.

Дело в том, что непосредственно смотреть через оптическое волокно невозможно из-за преобразования света, проходящего через него. Эту проблему можно решить, сначала откалибровав оптическое волокно, поняв, как оно искажает изображения, а затем использовать полученную информацию в качестве ключа для расшифровки изображений из преобразованного света. В этом году группа доктора Филлипса совместно с учеными из Бостонского университета в США и Института фотонных технологий Либница в Германии уже разработала способ быстрого измерения этого ключа. Статья была опубликована в журнале Light: Science and Applications, 21 апреля 2021 года].

Однако измеренный ключ очень нестабилен и легко изменяется при изгибе или скручивании волокна, что усложняет развертывание этой технологии в реальных клинических условиях. Чтобы преодолеть эту проблему, команда британских ученых разработала новый способ отслеживания изменений ключа расшифровки изображения во время использования оптоволокна. Это обеспечивает возможность поддерживать высокое разрешение изображения даже при изгибе ультратонкого микроэндоскопа. Ученые заимствовали концепцию, используемую в астрономии, для наблюдений за небом при атмосферной турбулентности, и применили её для просмотра через оптоволокно. Метод основан на принципе «путеводной звезды», который в их случае представляет собой маленькую ярко флуоресцирующую частицу на кончике оптической нити. Это позволяет отслеживать изменение ключа расшифровки при прохождении света через изогнутое оптоволокно. Таким образом гарантируется, что изображение на выходе не будет искаженным.

Это ключевой шаг вперед в разработке гибких ультратонких эндоскопов. Такие устройства визуализации могут быть использованы для направления биопсийных игл в нужное место для идентификации пораженных клеток в организме.

Доктор Филлипс, адъюнкт-профессор кафедры физики и астрономии Эксетерского университета, отметил: «Мы надеемся, что наша работа приблизит визуализацию субклеточных процессов глубоко внутри тела на шаг ближе к реальности и поможет перевести эту технологию из лаборатории в клинику.»

Источник: ScienceDaily