Naujasis endoskopas mato, kas slypi apačioje

Endoskopas su infraraudonųjų spindulių lazeriu ir mažu veidrodžiu vieną dieną gali padėti gydytojams diagnozuoti ankstyvus vėžio ir kitų ligų požymius ir padėti atlikti operaciją. Floridos universiteto mokslininkas sukūrė prototipą prietaisą, kuris fiksuoja vaizdus iki dviejų milimetrų po audinių paviršiumi ir užtikrina didelės raiškos trimačius vaizdus vaizdo įrašo greičiu.

Paviršiaus apimtis: Naujas endoskopo prototipas fotografuoja po organų ir audinių paviršiumi. Taikiklis veikia per mažytį, vieno milimetro veidrodėlį (viršuje), kuris sukasi, atspindėdamas lazerio spindulį, kad gautų mikroskopinius, trimačius vaizdus. Dabartinis prototipas yra siauresnis nei cento plotis (toliau).

Įprastos endoskopijos metu gydytojai per paciento kvėpavimo takus arba virškinimo traktą įveda ilgą, ploną, fotoaparatu aprūpintą pluoštą, kad nustatytų anomalijas. Vaizdai, rodomi monitoriuje realiu laiku, gali atskleisti infekcijos požymius, vidinį kraujavimą, opas ir navikus ant audinių paviršių. Tačiau šiuolaikiniai endoskopai rodo tik paviršutinišką vaizdą – jie neatskleidžia, kas vyksta po paviršiumi, pavyzdžiui, ankstyvo naviko vystymosi.

Aštuoniasdešimt penki procentai vėžio atsiranda iš epitelio, kuris yra maždaug dviejų milimetrų gylio. Huikai Xie , elektros ir kompiuterių inžinerijos docentas ir direktorius Biofotonikos ir mikrosistemų laboratorija . Jis sako, kad be galimybės aptikti ankstyvus vėžio požymius, taikymo sritis gali būti naudinga kaip chirurginė priemonė, padedanti chirurgams nustatyti, kaip giliai navikas yra įterptas į audinį. Jei reikia pašalinti naviką, chirurgams sunku nustatyti, kada sustoti. Naudodami realaus laiko didelės raiškos įrankį jie bus tikri.

Gastroenterologas ir Brighamo ir moterų ligoninės endoskopijos direktorius Johnas Saltzmanas teigia, kad tokia technika padėtų nustatyti ankstyvus vėžio požymius, ypač stemplėje. Pavyzdžiui, esant būklei, vadinamai Baretto stemple, stemplę dengiančios ląstelės keičiasi, todėl padidėja vėžio rizika, sako Saltzmanas, kuris nedalyvauja tyrime. Ši technologija mums būtų privalumas aptikti tokius sutrikimus.

Vietoj mažos kameros gale, Xie endoskope yra infraraudonųjų spindulių skaitytuvas ir mažas veidrodis, kuris nuskaito audinį sluoksnis po sluoksnio, kad gautų trimatį vaizdą su mikroskopine raiška. Metodas pagrįstas metodu, vadinamu optine koherentine tomografija (OCT) – lazerio spinduliu per UŠT taikiklio ranką jis patenka į audinį ir atspindi dalį šviesos atgal, o likusi dalis išsisklaido. Skirtingi audiniai, pavyzdžiui, vėžys, palyginti su normaliais audiniais, skirtingai atspindi šviesą. Interferometras matuoja atspindėtą šviesą ir atima išsklaidytą šviesą. Keičiant rankos ilgį, pasikeičia gylis, kuriame šviesa tiesiogiai atsispindi atgal, todėl susidaro skirtingų sluoksnių vaizdai, kurie kartu sudaro trimatį vaizdą. Metodas panašus į ultragarso technologiją ir dažnai vadinamas optiniu ultragarsu.

Šiandien UŠT naudojama optometrijoje tinklainei vaizduoti glaukomos ir geltonosios dėmės degeneracijos požymiams nustatyti. Ši technologija, naudojama nuskaityti už kūno ribų, apima didelių gabaritų įrangą, kuriai reikia daug energijos. Tik neseniai mokslininkai ištyrė, kaip sumažinti technologiją iki mikroskopų, kuris gali būti įtrauktas į žmogaus kūną. Iššūkis buvo padaryti technologiją pakankamai mažą, kad ji tilptų per žmogaus kvėpavimo takus, naudojant labai mažą įtampą infraraudonųjų spindulių šviesai nuskaityti.

Xie prototipas naudoja MEMS (mikroelektromechaninės sistemos) metodą, kurio centre yra mažytis, vieno milimetro veidrodis. Xie ir jo mokiniai sukūrė veidrodį su mažytėmis pavaromis arba mechaninėmis atramomis, kurios suka veidrodį. Kai infraraudonieji spinduliai sklinda žemyn per endoskopą, veidrodis nukreipia šviesą pirmyn ir atgal, apšviesdamas audinio gabalėlį. Atsispindėjusi šviesa grįžta atgal į endoskopą ir yra analizuojama bei vaizduojama ekrane realiu laiku.

Veidrodis gali pasisukti 200 apsisukimų per sekundę 100 laipsnių kampu, kad būtų galima greitai ir realiu laiku atlikti vaizdus. Xie išbandė taikymo sritį su žiurkėmis, darydamas 3-D vaizdus iš žiurkių ir pelių liežuvių.

Prototipas vis dar per didelis, kad jį būtų galima naudoti žmonėms – jo bendras skersmuo turi būti 5 milimetrai, kad tilptų visos jo dalys. Tačiau Xie planuoja toliau miniatiūrizuoti dizainą ir kitais metais išbandys modelį su didesniais gyvūnais, pavyzdžiui, kiaulėmis ir ožkomis. Neseniai įkūrė įmonę, „WiOptix“. , ir siekia finansavimo iš Nacionalinių sveikatos institutų, kad padėtų komercializuoti technologiją.

Erikas Seibelis , mechanikos inžinerijos mokslų daktaras ir direktorius Žmogaus fotonikos laboratorija Vašingtono universiteto gydytojai turėtų būti apmokyti interpretuoti UŠT vaizdus, ​​​​kurie labiau atrodo kaip ultragarsiniai vaizdai, o ne vaizdo kamerų vaizdai. Jis priduria, kad dydis lems, ar UŠT pagrįsti endoskopai veiks. [Šis dizainas] yra šiek tiek efektyvesnis erdvėje, tačiau jis vis tiek yra daugiau nei penkių milimetrų dydžio, sako Seibel. Tai dar ne visai ten, bet tai žingsnis teisinga kryptimi.

paslėpti