Ученые разрабатывают универсальную систему визуализации, которая поможет диагностировать патологии задней части глаза.

Многие глазные заболевания включают изменения в структуре и функции различных областей задней части глаза, также известных как «глазное дно». Например, флуоресцентные пигменты и крошечные желтоватые отложения, называемые друзами, накапливаются под сетчаткой при возрастной дегенерации желтого пятна, а дегенерация нейронов, называемых ганглиозными клетками, является определяющей характеристикой глаукомы.

Интересно, что изменения глазного дна не ограничиваются только заболеваниями, связанными со зрением. Некоторые неврологические заболевания, такие как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера, могут вызывать изменения в нервах сетчатки и кровотоке.

Как правило, специалисты по офтальмологии полагаются на методы цветной визуализации и компьютерной томографии для диагностики заболеваний глаз. Однако за последние несколько десятилетий ученые обнаружили, что связанные с болезнями изменения глазного дна также изменяют его профили спектральной отражательной способности и излучательной способности. Другими словами, то, как свет взаимодействует со специфическими структурами сетчатки на разных частотах, может предоставить важную диагностическую информацию, дополняющую стандартные методы визуализации.

В результате инструменты и методы спектрального анализа света, отраженного или излучаемого глазным дном, неуклонно набирают обороты. К сожалению, несмотря на то, что было предложено множество различных методов, они по-прежнему страдают от важных ограничений.

Одна общая проблема заключается в том, что большинство методов, основанных на спектроскопии, могут проводить измерения только на большой области глазного дна, что затрудняет их способность обнаруживать тонкие спектральные изменения в небольших структурах сетчатки. С другой стороны, методы, позволяющие проводить локализованные спектральные измерения, требуют фиксации пациента, что может быть очень утомительным и неудобным.

Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа из Zilia Inc., Канада, под руководством профессора Доминика Соважо из Университета Альберты, разработала гораздо более гибкую систему для целевой спектроскопии глазного дна. В своем исследовании опубликовано в Журнале биомедицинской оптики (), они представляют обоснование своей конструкции и демонстрируют ее потенциал посредством серии комплексных экспериментов.JBO

Предлагаемая система имеет ряд ключевых особенностей, которые делают ее более универсальной и гибкой альтернативой существующим системам. Все устройство имеет ряд оптических элементов, которые, по сути, позволяют трем различным путям света к глазному дну и от него сосуществовать, не мешая друг другу. Более конкретно, светодиоды освещения, цветная камера и спектрометр могут использоваться одновременно для обеспечения непрерывного цветного изображения и спектральных измерений.

Более того, спектрометрическая секция устройства фокусирует светодиод на небольшой области глазного дна, и положение этой области можно регулировать с помощью простых механических приводов для вращения светоделитель, питающий камеру и спектрометр.

«Пользователь может выбрать цель и переместить ее в любое место внутри отображаемой области глазного дна без какого-либо перераспределения или изменения цели фиксации, при этом непрерывно получая спектральную информацию целевой области выборки»,» — говорит Соважо.

Эта функция позволяет легко проводить спектральные измерения на очень специфических анатомических структурах, таких как зрительный нерв, сетчатка, утечка крови, жировые отложения или любые типы повреждений. Примечательно, что систему также можно использовать для проведения измерений флуоресценции путем регулировки источника освещения, что расширяет ее возможности для обнаружения еще более широкого спектра биомаркеров.

Исследовательская группа подтвердила возможности и производительность своей системы посредством экспериментов как in vitro, так и in vivo. Эксперименты in vitro включали нацеливание на цветные области эталонной мишени с сетчатым узором и проведение спектральных измерений модели глаза, имитирующей макулу, кровеносные сосуды, инородное тело и зрительный нерв. С другой стороны, измерения in vivo были выполнены на сетчатке восьми здоровых людей, у которых были обнаружены различия в спектральных профилях зрительного нерва и парафовеальной области.

В совокупности результаты этого исследования подчеркивают многие преимущества предлагаемой конструкции и могут проложить путь к улучшению диагностических протоколов глазных заболеваний.

«Направленная глазная спектроскопия может оценить наличие различных хромофоров и флуорофоров, таких как гемоглобин, оксигемоглобин, меланин и липофусцин, связанных с прогрессированием заболевания», — сказал он. — говорит Соважо.

«Это может открыть дверь к изменениям в способах диагностики и лечения заболеваний глаз, а целевая глазная спектроскопия может стать все более важным инструментом в уходе за глазами в ближайшие годы».