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...
Грядет "десятилетие Луны"
Специалисты изучают, можно ли жить на спутнике Земли и использовать лунные ресурсы...
На МАКСе показан первый российский GPS/ГЛОНАСС навигатор
Московское конструкторское бюро "Компас"...
Оправданы ли расходы на освоение космоса
Освоение космоса - дело недешевое. Космические программы могут быть дорогими, а могут - очень дорогими....
  • 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
Эндоскоп будущего смотрит в сосуды пациентов лазерным волокном
Эндоскоп будущего смотрит в сосуды пациентов лазерным волокном 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
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, чтобы в итоге восстановить миллионы документов секретной службы
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, которое проглатывается за год среднестатистическим потребителем самых разных, порой абсолютно привычных продуктов: кексов, например, или мармелада. Красители
Открыта самая высокая в мире пагода
Открыта самая высокая в мире пагода Открыта самая высокая в мире пагода
Сотни буддистских монахов собрались в китайском городе Чанчжоу в последний день апреля для празднования беспрецедентного события — там открылась самая высокая в мире пагода
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, один из крупнейших деловых и культурных центров мира. В центре этого города уже строят самый исключительный и престижный небоскрёб
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, так что можно подумать, будто перед нами пример экстравагантного моддинга. Но нет – мотоцикл тут самый настоящий
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. Идеальное место для «пылевиков» – кольца Сатурна или Урана
Вселенское одиночество
Вселенское одиночество Вселенское одиночество
В этом году значительно выросли шансы найти внеземную жизнь
NASA откроет охоту на марсианские микроорганизмы
NASA откроет охоту на марсианские микроорганизмы NASA откроет охоту на марсианские микроорганизмы
Американское космическое агентство NASA в следующем месяце отправит космический аппарат для изучения почвы на северном полюсе Марса с целью найти благоприятную среду
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, наночастицы из атомов углерода способны значительно снизить активность клеток, запускающих аллергическую реакцию
Пусть не живут: и мертвые они прекрасны!
Пусть не живут: и мертвые они прекрасны! Пусть не живут: и мертвые они прекрасны!
Клетки волосяного покрова человека играют уникальную — и до конца не понятую — роль в здоровом функционировании его организма
Страж генома
Страж генома Страж генома
Открытие генов и их продуктов, играющих важную роль в жизни и смерти клетки, а также формировании раковой опухоли (канцерогенезе)
По лезвию бритвы
По лезвию бритвы По лезвию бритвы
По мнению многих представителей сильного пола, бритье — это тяжкий труд сродни сизифову. Ежедневный процесс удаления щетины, зачастую сопровождаемый порезами
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. Основная идея заключается в том, что радиоактивное вещество помещается в машину
В Second Life зазвучит Рахманинов
В Second Life зазвучит Рахманинов В Second Life зазвучит Рахманинов
Ливерпульский филармонический оркестр даст первый "профессиональный" музыкальный концерт в виртуальном мире Second Life
Акулы шагают на север
Акулы шагают на север Акулы шагают на север
На севере атлантического побережья США нашли гигантского ската – манту. До сих пор никто не видел их в этом районе – гиганты обитают на несколько тысяч километров южнее, в тёплых тропических водах. Возможно
Мегаполис кхмеров
Мегаполис кхмеров Мегаполис кхмеров
Столица древней империи кхмеров город Ангкор оказался втрое больше, чем считали до сих пор археологи. После обработки радарных снимков учёные нашли 74 новых храма и целую систему неизученных ирригационных сооружений
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. Некоторые уфологи считают, что так проявляется агрессия "людей в черном"

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

    

    

    

    

 
  • Человек
  • По лезвию бритвыПо лезвию бритвы
    По мнению многих представителей сильного пола, бритье — это тяжкий труд сродни сизифову. Ежедневный процесс удаления щетины, зачастую сопровождаемый порезами
  • Пусть не живут: и мертвые они прекрасны!Пусть не живут: и мертвые они прекрасны!
    Клетки волосяного покрова человека играют уникальную — и до конца не понятую — роль в здоровом функционировании его организма
  • Страж геномаСтраж генома
    Открытие генов и их продуктов, играющих важную роль в жизни и смерти клетки, а также формировании раковой опухоли (канцерогенезе)
  • Аллергию будут лечить наночастицамиАллергию будут лечить наночастицами
    Американские исследователи готовы использовать нанотехнологии в борьбе с аллергией. По их данным, наночастицы из атомов углерода способны значительно снизить активность клеток, запускающих аллергическую реакцию
  • Планета Земля
  • В Second Life зазвучит РахманиновВ Second Life зазвучит Рахманинов
    Ливерпульский филармонический оркестр даст первый "профессиональный" музыкальный концерт в виртуальном мире Second Life
  • Акулы шагают на северАкулы шагают на север
    На севере атлантического побережья США нашли гигантского ската – манту. До сих пор никто не видел их в этом районе – гиганты обитают на несколько тысяч километров южнее, в тёплых тропических водах. Возможно
  • Мегаполис кхмеровМегаполис кхмеров
    Столица древней империи кхмеров город Ангкор оказался втрое больше, чем считали до сих пор археологи. После обработки радарных снимков учёные нашли 74 новых храма и целую систему неизученных ирригационных сооружений
  • 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. Основная идея заключается в том, что радиоактивное вещество помещается в машину
  • История изобретений
  • Чёрный ящик
  • Список ШелдонаСписок Шелдона
    Известные ученые, изучавшие проблему внеземного разума, погибают при загадочных обстоятельствах. Некоторые уфологи считают, что так проявляется агрессия "людей в черном"
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Чоппер IntelЧоппер Intel
    При описании этого яркого двухколёсного аппарата создатели уделяют всё внимание его компьютерной начинке, так что можно подумать, будто перед нами пример экстравагантного моддинга. Но нет – мотоцикл тут самый настоящий
  • Мост, длинной десятки километровМост, длинной десятки километров
    Эта грандиозная конструкция растянулась на десятки километров над морем, став самым большим в мире висячим мостом
  • Открыта самая высокая в мире пагодаОткрыта самая высокая в мире пагода
    Сотни буддистских монахов собрались в китайском городе Чанчжоу в последний день апреля для празднования беспрецедентного события — там открылась самая высокая в мире пагода
  • Шпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высотуШпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высоту
    Где-то между Европой и Азией лежит очень богатый и быстро растущий город, один из крупнейших деловых и культурных центров мира. В центре этого города уже строят самый исключительный и престижный небоскрёб
  • Космос
005