Разработан микрозонд для томографии мозга изнутри
В Нанкинском университете аэронавтики и астронавтики разработали миниатюрный оптический зонд для оптической когерентной томографии (ОКТ) внутри сосудов головного мозга. Прибор размером с рисовое зернышко испытали ex vivo в больнице Нанкинского университета, с результатами чего можно ознакомиться на страницах Biomedical Optics Express.
«Сегодня у врачей очень ограниченный набор инструментов, чтобы разглядеть микроскопические детали непосредственно внутри тонких и извилистых артерий мозга. Размеры нашего зонда всего 0,55 мм в диаметре и 4 мм в длину. Он спроектирован так, чтобы помещаться в такие артерии и получать полноценные панорамные снимки на 360 градусов за счет крошечного пьезоэлектрического привода, который вращает оптическую линзу», — говорит невролог Лю Жуй из Медицинской школы Нанкинского университета, руководивший медицинской частью исследования.
Устройство поможет врачам в обследовании сосудов мозга — оно визуализирует сосудистые стенты, состояние артерий и иссеченные атеросклеротические бляшки.
«Внутрисосудистая ОКТ когда-нибудь даст врачам возможность гораздо пристальнее изучить процессы внутри мелких артерий мозга. Например, она позволит детально рассмотреть, как именно стент прилегает к стенке сосуда, что, в свою очередь, поможет принимать более обоснованные решения и проводить более безопасное и персонализированное лечение», — считает профессор Ву Давэй из Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики, руководивший инженерной частью исследования.
Вращающаяся камера в сосуде
Панорамный обзор ОКТ обеспечивается вращением линзы. Внутрисосудистые датчики ОКТ обычно оснащаются проксимальным приводом — проще говоря, мотор остается снаружи, а движение от него передается тросиком. Такая система неудобна для изучения извилистых сосудов. Либо можно установить дистальный двигатель — то есть прямо в зонде. Но его миниатюризация не бесконечна, поэтому такие приборы проходят только в крупные коронарные артерии; к тому к ним идут мешающие визуализации провода.
«Мы хотели создать принципиально иной миниатюрный привод, который можно было бы разместить на дистальном конце катетера, сохранив предельно малые размеры и при этом обеспечив беспрепятственный круговой обзор на 360 градусов. Кроме того, вращая линзу непосредственно на конце катетера, мы избегаем ротационных искажений, возникающих, когда длинный катетер вращают снаружи», — объясняет Лю.
По сути, зонд ОКТ представляет собой микроскопическую вращающуюся камеру внутри кровеносного сосуда. Пьезодвигатель крутит линзу, сканируя по кругу сосуд, и благодаря постепенному перемещению наконечника в просвете артерии происходит ее трехмерная съемка.
ОКТ листа магнолии и не только
Устройство проверили сначала в соединенных в сеть металлических трубках, имитирующих сосуды. Измеренное угловое отклонение составило всего около одного градуса, что подтверждает высокую равномерность сканирования по окружности даже после того, как катетер прошел через извилистую модель сосуда. Также было показано, что линза может вращаться быстро — до 58 оборотов в секунду.
Затем с помощью зонда получили двух- и трехмерные ОКТ-изображения тонкой сети жилок листа магнолии, сосудистого стента, установленного в модели средней мозговой артерии, и кровеносного сосуда свиньи.
Кроме того, прибором сняли ОКТ иссеченной ткани человеческой атеросклеротической бляшки, и сравнили изображение с данными стандартного гистологического исследования. Снимки четко показали признак участков, богатых липидами, и фиброзной ткани.
В дальнейших планах — уменьшение размеров зонда, улучшение его оптического разрешения и глубины проникновения, а также повышение стабильности и скорости вращения линзы.
