Эндоскоп будущего смотрит в сосуды пациентов лазерным волокном

Около 50 лет назад в медицине был совершён прорыв — появились эндоскопы. А теперь — очередной рекорд: эндоскоп научился работать без анестезии, получать подробнейшие изображения и заглядывать даже внутрь сосудов — а пациент всего этого может и не заметить.
Изображение OFDI-эндоскопа в процессе исследования (иллюстрация с сайта massgeneral.org
Изображение OFDI-эндоскопа в процессе исследования (иллюстрация с сайта massgeneral.org
Сотрудники центра фотомедицины Уэллмена (Wellman Center for Photomedicine) при Главном госпитале Массачусетса (Massachusetts General Hospital — MGH) разработали технику, позволяющую осматривать в микроскопическом масштабе внутренние поверхности органов. Интересно, что новая разработка может пригодиться не только для осмотра, скажем, пищевода, но и для обследования кровеносных сосудов.

По словам руководителя проекта Бретта Бума (Brett E. Bouma) из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology — MIT), иногда диагностика заболевания на ранних стадиях для медика часто сравнима с обнаружением иголки в стоге сена, особенно в тех случаях, когда необходимо провести микроскопический осмотр труднодоступных областей организма. Однако новая методика позволяет решить эту проблему.

Техника, которую разработали в MGH, называется оптическо-частотным доменным отображением (optical frequency-domain imaging — OFDI). Устройство представляет собой миниатюрный щуп, внутри которого находится тонкое оптическое волокно (диаметром меньше человеческого волоса). По нему передаётся лазерный луч, который фокусируется с помощью линзы и попадает на дифракционную решётку (с периодом тысяча штрихов на миллиметр).

Вверху: эндоскоп OFDI (в верхней части снимка) в сравнении с человеческим волосом (в нижней части). Для эндоскопа используется волокно толщиной от 80 до 250 микрометров. Внизу: наконечник эндоскопа; 1 — оптоволокно, 2 — линза, 3 — дифракционная решётка (иллюстрация D. Yelin et al.).
Вверху: эндоскоп OFDI (в верхней части снимка) в сравнении с человеческим волосом (в нижней части). Для эндоскопа используется волокно толщиной от 80 до 250 микрометров. Внизу: наконечник эндоскопа; 1 — оптоволокно, 2 — линза, 3 — дифракционная решётка (иллюстрация D. Yelin et al.).
На дифракционной решётке луч разлагается на составляющие с разной длиной волны. Отражённые лучи регистрируются, и характер отражения каждого из них анализируется отдельно. В результате получаются детализированные снимки поверхностей, которые можно делать непрерывно в процессе передвижения этого миниатюрного эндоскопа.

Изображение, которое формируется прибором, очень чёткое — его разрешение превышает в десять раз разрешение самых точных современных миниатюрных эндоскопов. Однако главное преимущество OFDI в том, что с ним можно получать не только плоские, но и трёхмерные снимки. Дополнительное измерение формируется за счёт поворота кончика эндоскопа (вращение передаётся ему через специальный механизм).

Чтобы убедиться в работоспособности прибора, учёные MGH провели его апробирование на живых свиньях. На подробное сканирование поверхности пищевода протяжённостью в 4,5 сантиметра исследователи потратили не так уж мало — около 6 минут, — зато они смогли получить подробную картину со всеми структурными особенностями и рисунком кровеносных сосудов.

Снимок опухолевой ткани мыши, полученный с помощью OFDI (иллюстрация D. Yelin et al.).
Снимок опухолевой ткани мыши, полученный с помощью OFDI (иллюстрация D. Yelin et al.).
Помимо этого исследователи провели осмотр коронарных артерий. Результаты осмотра (который проходил с теми же животными и также in vivo) сравнили с данными других обследований. В итоге оказалось, что с помощью OFDI можно вполне успешно проводить обследования такого рода — изображения, полученные этим методом, позволяют без проблем отличить здоровые ткани от повреждённых.

А видеозапись перемещения эндоскопа внутри сосуда можете посмотреть тут (файл AVI; 2 мегабайта) или тут (файл AVI; 1,13 мегабайта).

Обсуждая эффективность аппарата, исследователи заявляют, что ему можно найти применение, например, в диагностике рака пищевода на ранних стадиях. Они утверждают, что скоро будет применяться более мощная компьютерная обработка сигналов, и время осмотра уменьшится в шесть раз.

Изображение протезированной коронарной артерии у свиньи, полученное в ходе исследования с помощью OFDI. Крестиками отмечены отложения на внутренней поверхности сосуда (иллюстрация и фото Seok H. Yun et al.).
Изображение протезированной коронарной артерии у свиньи, полученное в ходе исследования с помощью OFDI. Крестиками отмечены отложения на внутренней поверхности сосуда (иллюстрация и фото Seok H. Yun et al.).
Другая область применения — это, конечно же, исследование кровеносных сосудов, в частности, для обнаружения на их внутренней поверхности бляшек, вызывающих повреждения вен и артерий, инфаркты и другие серьёзные проблемы.

Впрочем, энтузиасты из MGH не собираются останавливаться на диагностике, но и предлагают использовать OFDI в других сферах медицины. Ведь если по оптоволокну можно передавать слабый лазерный луч, то его вполне можно сделать и более мощным.

Прибор, модифицированный таким образом, может стать, к примеру, средством лазерной терапии опухолей. Перспектива реализации OFDI кажется Бретту Бума невероятно вдохновляющей: "Мы надеемся, — говорит он, — что медики получат надёжное средство диагностики и лечения, которое будет работать при минимальных вмешательствах в организм пациента".

Кроме того...
Изобретение зажигалки
Говорят, к изобретению зажигалки приложил руку сам...
236 причин не получить удовольствие
Половая жизнь без любви...
  • Текущие обсуждения статей
Бионическая рука-протез
Телепортация - фантастика или реальность?
Ученые вывели формулу удачи
Смех не лечит раковых больных
Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания
Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году
Посмотреть весь форум

  • поиск статей на сайте
Введите фразу, слово или часть слова
Темы этого номера
Собрать по кусочкам секреты спецслужб
Собрать по кусочкам секреты спецслужб Собрать по кусочкам секреты спецслужб
Сопоставить сотни миллионов мелких обрывков бумаги, лежащих в больших мешках, каждый кусочек — с каждым
Британские физики обещают научиться левитировать
Британские физики обещают научиться левитировать Британские физики обещают научиться левитировать
Шотландские физики утверждают, что нашли способ обеспечить левитацию, основанный на эффектах квантовой механики
Пищевая химия
Пищевая химия Пищевая химия
Три килограмма химических веществ. Вот то количество
Шпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высоту
Шпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высоту Шпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высоту
Где-то между Европой и Азией лежит очень богатый и быстро растущий город
Мост, длинной десятки километров
Мост, длинной десятки километров Мост, длинной десятки километров
Эта грандиозная конструкция растянулась на десятки километров над морем, став самым большим в мире висячим мостом
Чоппер Intel
Чоппер Intel Чоппер Intel
При описании этого яркого двухколёсного аппарата создатели уделяют всё внимание его компьютерной начинке
В кольцах Сатурна завелось нечто
В кольцах Сатурна завелось нечто В кольцах Сатурна завелось нечто
Маленькие пылинки, несущие электрический заряд, могут образовывать ДНК-подобные структуры
Вселенское одиночество
Вселенское одиночество Вселенское одиночество
В этом году значительно выросли шансы найти внеземную жизнь
Оазисы экзопланет
Оазисы экзопланет Оазисы экзопланет
Первое достоверное сообщение о наблюдении планеты, расположенной близ другой звезды, прозвучало в конце 1995 года
Аллергию будут лечить наночастицами
Аллергию будут лечить наночастицами Аллергию будут лечить наночастицами
Американские исследователи готовы использовать нанотехнологии в борьбе с аллергией. По их данным
Страж генома
Страж генома Страж генома
Открытие генов и их продуктов, играющих важную роль в жизни и смерти клетки
По лезвию бритвы
По лезвию бритвы По лезвию бритвы
По мнению многих представителей сильного пола, бритье — это тяжкий труд сродни сизифову
Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе
Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе
Один из возможных вариантов переработки радиоактивных веществ – трансмутация с помощью ускорителя
Акулы шагают на север
Акулы шагают на север Акулы шагают на север
На севере атлантического побережья США нашли гигантского ската – манту
Мегаполис кхмеров
Мегаполис кхмеров Мегаполис кхмеров
Столица древней империи кхмеров город Ангкор оказался втрое больше, чем считали до сих пор археологи
История изобретения молнии
История изобретения молнии История изобретения молнии
Как водится, история изобретения "молнии" имеет свою предысторию. И начинается она очень издалека
Список Шелдона
Список Шелдона Список Шелдона
Известные ученые, изучавшие проблему внеземного разума, погибают при загадочных обстоятельствах

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • Планета Земля
  • История изобретений
  • Чёрный ящик
  • Список ШелдонаСписок Шелдона
    Известные ученые, изучавшие проблему внеземного разума, погибают при загадочных обстоятельствах
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Космос
005