Jauna attēlveidošanas pieeja varētu palīdzēt paātrināt jaunu acu slimību ārstēšanas metožu izstrādi

Jauna attēlveidošanas pieeja varētu palīdzēt paātrināt jaunu acu slimību ārstēšanas metožu izstrādi

Pētnieki ir izstrādājuši vienkāršu un ātru metodi optoretinogrāfijas veikšanai, attēlveidošanas tehnikai, kas mēra gaismas izraisītu funkcionālo aktivitāti acs tīklenē, neironu tīklā acs aizmugurē, kas ir atbildīgs par gaismas noteikšanu un redzes ierosināšanu. Tīklenes slimības, piemēram, makulas deģenerācija un diabētiskā retinopātija, skar vairāk nekā 50 procentus cilvēku Amerikas Savienotajās Valstīs, kas vecāki par 60 gadiem. Šīs slimības ietekmē tīklenes darbību tādā veidā, kas samazina redzi un, ja tās netiek ārstētas, var izraisīt aklumu. Jaunā pieeja varētu palīdzēt paātrināt jaunu acu slimību ārstēšanas metožu izstrādi.

Optoretinogrāfijā parasti ir izmantots ļoti dārgs aprīkojums, kura darbībai bija nepieciešami vairāki eksperti, vienlaikus radot milzīgus datu apjomus, kam bija nepieciešami plaši skaitļošanas resursi. Mēs atradām veidu, kā padarīt to lētāku un ātrāku.

Ravi Jonnal, pētniecības grupas vadītājs, Kalifornijas Universitāte, Deivisa

Jonnal un kolēģi ziņo par savu jauno pieeju, ko viņi sauc par ātruma optoretinogrāfiju, Optica, Optica Publishing Group žurnālā par augstas ietekmes pētījumiem. Viņi arī parāda metodes spēju izmērīt tīklenes reakciju trīs veseliem cilvēkiem.

"Lai gan uz ātrumu balstīta optoretinogrāfija varētu sniegt klīnicistiem precīzāku un agrāku informāciju par tīklenes funkciju zudumu, tās pirmā reālā ietekme, visticamāk, būs jaunu tīklenes slimību ārstēšanas metožu klīnisko pētījumu paātrināšana," sacīja Džonāls, kurš veica dažus no pirmajiem optoretinogrāfiskajiem mērījumiem, būdams Indijas Universitātes Dona Millera universitātes laboratorijas absolvents. "Ja mēs varam redzēt, vai tīklenes funkcija uzlabojas vai pasliktinās ātrāk nekā ar tradicionālajiem testiem, piemēram, acu kartēm, tas ievērojami paātrinās ārstēšanas attīstību."

Izsekošana formas izmaiņām

Optoretinogrāfija nosaka smalkas izmaiņas neironu formā, kas ģenerē vai pārraida signālus tīklenē. Līdz šim Jonnals un citi pētnieki ir izmantojuši adaptīvo optiku un optiskās koherences tomogrāfiju (OCT), lai vizualizētu un izsekotu šos neironus dzīvā, kustīgā acī, pēc tam izmantojuši kustības korekcijas algoritmus, lai stabilizētu attēlus un iegūtu funkcionālo reakciju. Šim dārgajam un laikietilpīgajam procesam ir jāatrisina un jāseko atsevišķu šūnu elementu atrašanās vietai un jāizmanto šīs vietas, lai noteiktu, vai šūna ir mainījusi formu.

"Ja mēs izmantojam kādu no mūsu adaptīvajām optikas sistēmām, lai veiktu optoretinogrāfiskos mērījumus, eksperiments var viegli aizņemt pusi dienas un tā rezultātā tiks apstrādāti terabaiti datu," sacīja Džonnals. "Datu apstrāde, lai iegūtu funkcionālu signālu, prasīs vēl vismaz vienu vai divas dienas."

Lai izvairītos no nepieciešamības atrisināt un izsekot atsevišķus neironus, Jonnal un kolēģi vēlējās noskaidrot, vai viņi varētu izmērīt ātrumu vai ātrumu, ar kādu tīklenes neironi pārvietojas viens pret otru. "Mēs uzskatījām, ka pat tad, ja pazīmju atrašanās vietas dažādās šūnās ir atšķirīgas, ātrums, ar kādu tie pārvietojas viens pret otru, būs ļoti korelēts starp šūnām," sacīja Jonnals. "Tā izrādījās taisnība."

Kustīgo neironu mērīšana

Lai veiktu uz ātrumu balstītu optoretinogrāfiju, pētnieki izstrādāja jaunu OCT kameru, kas vienam operatoram ļauj uzņemt attēlus no vairākām tīklenes vietām, nekā tas ir iespējams ar citām optoretinogrāfijas pieejām.

Pētnieki demonstrēja savu jauno tehniku, savācot mērījumus no trim veseliem brīvprātīgajiem. Viņi varēja savākt datus no katra pacienta tikai desmit minūtēs un apstrādāt šos datus un padarīt rezultātus pieejamus 2 līdz 3 minūšu laikā. Tie parādīja, ka funkcionālās optoretinogrāfiskās reakcijas, kas izmērītas ar vienkāršu pieeju, tika mērogotas ar izmantoto gaismas stimulēšanas devu un ka devas stimula reakcija bija reproducējama brīvprātīgajos un starp tiem.

Viņi tagad plāno eksperimentus, kuru mērķis ir demonstrēt tehnikas jutīgumu pret ar slimībām saistītu disfunkciju. Džonnals arī strādā ar ārstiem Kalifornijas Universitātē Deivisā, lai to izmantotu pacientu attēlveidošanai un palīdzētu interpretēt cilmes šūnu terapijas un gēnu terapijas pētījumu rezultātus iedzimtu tīklenes slimību ārstēšanai. Pētnieki arī vēlētos izmantot jauno optoretinogrāfijas pieeju tīklenes slimību dzīvnieku modeļiem.

Avots:

optika

Atsauce:

Vienola, KV u.c. (2022) Uz ātrumu balstīta optoretinogrāfija klīniskiem lietojumiem. Optika. doi.org/10.1364/OPTICA.460835.

.