北卡羅萊納州杜倫-杜克大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程師開發(fā)了一種低成本的便攜式光學(xué)相干斷層掃描(OCT)掃描儀，有望為美國和國外服務(wù)不足的地區(qū)帶來視覺拯救技術(shù)。
得益于重新設(shè)計的3D打印光譜儀，掃描儀比現(xiàn)有的商用系統(tǒng)輕了15倍，并且由價格低于商用系統(tǒng)零售價的零件制成——所有這些都不會犧牲成像質(zhì)量。
在首次臨床試驗中，新的OCT掃描儀產(chǎn)生了120幅視網(wǎng)膜圖像，比現(xiàn)有商用系統(tǒng)高95%，足以進(jìn)行準(zhǔn)確的臨床診斷。
研究結(jié)果將于6月28日發(fā)表在ARVO期刊《轉(zhuǎn)化視覺科學(xué)技術(shù)》上。
自20世紀(jì)90年代使用以來，光學(xué)相干斷層掃描成像已成為診斷許多視網(wǎng)膜疾病的標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理，包括黃斑、糖尿病視網(wǎng)膜病變和青光眼。然而，華僑城很少被列為標(biāo)準(zhǔn)篩查測試的一部分，因為該機(jī)器的成本可能超過10萬美元——這意味著它通常只在較大的眼科中心提供。
杜克大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教授亞當(dāng)沃克說：“一旦你失去視力，就很難恢復(fù)視力，所以預(yù)防失明的關(guān)鍵是盡早發(fā)現(xiàn)?！薄拔覀兊哪繕?biāo)是大幅降低OCT的成本，讓更多的診所買得起這些設(shè)備，尤其是在健康的全球環(huán)境下?！?
OCT是超聲波的光學(xué)模擬，通過將聲波發(fā)送到組織中并測量其返回時間來工作。但是因為光比聲音快得多，所以更難測量時間。為了將光波從掃描的組織中反射回來，光學(xué)相干斷層掃描設(shè)備使用分光計來確定與傳播相同距離但沒有與組織相互作用的相同光波相比，它們的相位偏移了多少。
使用更小更便宜的OCT設(shè)備的主要技術(shù)是由Wax和他的前研究生金桑勛設(shè)計的一種新型光譜儀。傳統(tǒng)的光譜儀主要由精密切割的金屬零件制成，直接光線通過一系列透鏡、鏡子和形狀像w的衍射狹縫。雖然這種布置提供了高精度，但由于碰撞甚至溫度變化而產(chǎn)生的輕微機(jī)械偏差會產(chǎn)生位錯。
然而，Wax的設(shè)計在外殼中的圓形路徑上發(fā)光，該路徑主要由3D打印塑料制成。因為分光計的光路是圓形的，任何由溫度變化引起的膨脹或收縮都是對稱發(fā)生的，它們相互平衡以保持光學(xué)元件對準(zhǔn)。該設(shè)備還在照明行程結(jié)束時使用更大的檢測器，以減少錯位。
傳統(tǒng)的OCT機(jī)器重量超過60磅，占據(jù)整個桌面，成本在5萬到12萬美元之間。新的光學(xué)相干斷層掃描設(shè)備重4磅，大約有一個飯盒那么大，而蠟預(yù)計售價不到1.5萬美元。
Wax說：“現(xiàn)在OCT設(shè)備都坐在自己的房間里，需要一個醫(yī)生科學(xué)家來調(diào)整它們，讓一切正常工作?！拔覀兛梢宰谵k公室的架子上，然后把它拿走，使用它，放回去沒有任何問題。我們用星巴克掃描星巴克的人。”
在這項新的研究中，北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的視網(wǎng)膜外科醫(yī)生和眼科副教授J. Niklas Ulrich使用新的OCT掃描儀測試了海德堡工程公司生產(chǎn)的商用儀器。他對60名患者的眼睛進(jìn)行了臨床成像，其中一半來自健康志愿者，另一半來自某種視網(wǎng)膜疾病。
為了比較兩臺機(jī)器產(chǎn)生的圖像，研究人員使用了對比度-一種常用于確定醫(yī)學(xué)成像圖像質(zhì)量的測量方法。結(jié)果表明，低成本便攜式OCT掃描儀提供的有用對比度僅比商用機(jī)器提供的有用對比度低5.6%，仍足以用于臨床診斷。
烏爾里希說：“低成本設(shè)備的圖像質(zhì)量給我留下了非常深刻的印象——它絕對可以與我們的標(biāo)準(zhǔn)商用機(jī)器相媲美?！八@然缺乏我們價值10萬美元的OCT掃描儀的一些花哨功能，但它可以準(zhǔn)確診斷結(jié)構(gòu)性視網(wǎng)膜疾病，并監(jiān)控治療的成功。安裝快捷方便，占地面積小，設(shè)備運行良好。較小的衛(wèi)星辦公室。希望低成本OCT的發(fā)展能提高患者對OCT技術(shù)的使用，有助于保護(hù)北卡羅來納州乃至全國乃至全世界的視力。"
蠟通過一家名為Lumedica的初創(chuàng)公司將該設(shè)備商業(yè)化，該公司已開始生產(chǎn)和銷售第一代用于研究應(yīng)用的儀器。該公司希望在不久的將來獲得風(fēng)險資本支持，目前仍在與外部公司談判潛在的許可協(xié)議。
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