UH-professor utvikler bildesystem for å forbedre synet på hornhinnen og fosterets hjerne

UH-professor utvikler bildesystem for å forbedre synet på hornhinnen og fosterets hjerne

Under ledelse av Kirill Larin opplever høyoppløselig optisk koherenstomografi (OCT) et stort oppsving. I løpet av de siste 20 årene har UH biomedisinsk ingeniørprofessor avansert utvikling fra en enhet som kun undersøker netthinnen til en som kan måle et utrolig bredt utvalg av indre organer, fra fosterhjertet til nevralrøret.

OCT krever ikke biopsier; Ingen invasive tiltak iverksettes. I stedet bruker bildeteknikken lysbølger for å fange tverrsnittsbilder og gi 3D-bilder.

Og mens Larin har presset grensene for OCTs kapasiteter i mer enn to tiår, er han så vidt i gang.

Over 5 millioner dollar i nye investeringer i arbeidet hans førte til at han utviklet OCT for å se inn i fosterhjernen og vurdere hvordan den påvirkes av mors alkoholforbruk og røyking. Han bringer også teknologien inn i kliniske omgivelser for å diagnostisere og forebygge øyesykdommer.

Fosterhjernen – forhindrer og reverserer effekten av alkohol og nikotin

Selv om årsaken til medfødte hjernevekstavvik er kompleks, er prenatal alkohol/etanol og nikotineksponering (PEE/PNE) kjent som faktorer som fører til slike defekter. Til dags dato har det vært mangel på sensitive, høyoppløselige verktøy for å visualisere dynamiske endringer i fosterets fysiologi.

Med et stipend på 3,2 millioner dollar fra Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health & Human Development, vil Larin og teamet hans utvikle en ny sensitiv, høyoppløselig bildebehandlingsplattform for in utero avbildning av fosterhjernen som vil fylle et betydelig gap i utviklingsforståelsen av fremveksten av hjernevekstmangel på grunn av PEE/PNE.

Larin har tidligere rapportert at prenatal etanoleksponering resulterer i en rask og vedvarende reduksjon i blodstrømmen gjennom den midtre cerebrale arterie og pial perineural vaskulær plexus, som leverer blod til fosterhjernen. Nå skal han utforske dette ytterligere.

"Vi vil utvikle en ny avbildningsplattform som kombinerer de komplementære fordelene ved OCT og to-foton lysarkmikroskopi (2pLSM) for in utero avbildning av fosterhjernen. Verktøyene vil tillate oss - for første gang - å bli dynamiske." , tidsbestemt vurdering av kapillær permeabilitet og monocytt-progenitor-invasjon,” sa Larin.

"Disse studiene vil også gjøre oss i stand til å begynne å evaluere effektiviteten av nye farmakologiske intervensjonsstrategier som tar sikte på å forhindre eller reversere effekten av alkohol, etanol og nikotineksponering på fostre."

Innsikt i hornhinnen

Med et stipend på 2,9 millioner dollar fra National Eye Institute vil Larin ta OCT i en videre retning og utvikle en versjon av den som enkelt kan integreres i en leges praksis.

"Vi foreslår en ny metode for berøringsfri vurdering av de elastiske egenskapene til hornhinnen. En slik teknologi, kalt hjerteslag optisk koherenselastografi (hbOCE), kan revolusjonere metoder for rutinemessig hornhinneundersøkelse, gi ytterligere mekanisk informasjon og rettferdiggjøre rask klinisk tilpasning." " sa Larin. "Vi vil utføre høyhastighets volumetriske fasefølsomme OCT-skanninger av hornhinnen under flere faser av hjerteslag for å måle hornhinnedeformasjoner og derfor biomekanikk."

Nøyaktig måling av hornhinnebiomekanikk med høy romlig oppløsning vil ikke bare påvirke den kliniske tolkningen av diagnostiske tester, for eksempel ved å måle intraokulært trykk eller vurdere effekten av medikamentelle terapier, men også forutsi utviklingen av bakre øyesykdommer som glaukom. Foreløpig er det ingen pålitelig metode for å kvantitativt måle hornhinneelastisitet in vivo og med høy oppløsning.

Våre studier vil akselerere overgangen av okulær elastografi til klinikken, informere vårt utvalg og bruk av hornhinnekirurgiske behandlinger, og hjelpe oss å forstå de strukturelle konsekvensene av hornhinnesykdom og sårheling."

Kirill Larin, UH-professor i biomedisinsk ingeniørfag

Larin kaller arbeidet sitt "frontier technology" fordi han flytter grensene til OCT og gir større innsikt i menneskekroppen.

Kilde:

Universitetet i Houston

.