Специалисты центральной больницы штата Массачусетс (США) разработали новый тип миниатюрных эндоскопов, обеспечивающих получение качественного трёхмерного изображения, и значительно расширяющих возможности проведения минимально инвазивных диагностических и терапевтических процедур.

По словам руководителя группы, доктора Гильермо Теарни (Guillermo Tearney), новые ультра-миниатюрные микроскопы, позволяют получать трёхмерные изображения таких труднодоступных мест организма, в которые не в состоянии добраться ни один из используемых в настоящее время диагностических приборов.

В стандартных миниатюрных эндоскопических приспособлениях, служащих для получения информации о внутренних органах и структурах организма, используются подводящие свет и передающие изображение изучаемых органов пучки оптических волокон. Встроенные в более крупные модели эндоскопов (1-2 см в диаметре) датчики изображения обеспечивают получение двухмерных картинок достаточно высокого разрешения. В более миниатюрных вариантах используются тонкие волоконные пучки, что обеспечивает повышенную гибкость эндоскопов и их способность проникать в более отдалённые зоны, однако это достигается за счёт ухудшения качества получаемых на выходе изображений.

В спектрально закодированном эндоскопе для проецирования отличающихся длиной волны световых лучей на различные участки ткани используется микрооптика и единственное оптическое волокно. Свет, отражающийся обратно в эндоскоп, регистрируется и анализируется для получения трёхмерного изображения. На картинке схематически представлено получение объёмного изображения метастазов мышиной опухоли яичников в брюшную стенку.

В новом эндоскопе используется методика, получившая название спектрально закодированная эндоскопия (spectrally encoded endoscopy или SEE). Сложный свет, испускаемый единственным оптическим волокном, вводимым в организм с помощью зонда, по диаметру не превышающего толщину человеческого волоса, раскладывается на составляющие его цвета и проецируется на исследуемую ткань организма. При этом лучи разных цветов освещают разные участки поверхности. Отражающийся свет регистрируется, а интенсивность его цветовых компонентов оценивается анализирующим длины световых волн спектрофотометром. Другой прибор – интерферометр – обеспечивает необходимую для построения трёхмерного изображения информацию посредством обсчёта данных о взаимодействии световых волн между собой.

Для демонстрации возможностей прибора изобретатели вводили его живой мыши с целью получения изображения метастазов опухолей яичников, локализующихся на брюшной стенке животного. Для этого SEE-зонд вводился в брюшную полость с помощью тонкой иглы. Полученное в результате проведения процедуры трёхмерное изображение продемонстрировало наличие нескольких рельефных зон с опухолевыми узлами, что подтвердилось при проведении гистологического анализа ткани.

Наиболее важным достоинством нового эндоскопа является возможность получения объёмных изображений, чего на настоящий момент не обеспечивает ни одна из имеющихся на рынке миниатюрных эндоскопических систем. Качество изображений, полученных с помощью демонстрационной модели эндоскопа, соответствует разрешению картинок, получаемых при использовании традиционных миниатюрных моделей, однако специалисты считают, что дальнейшее усовершенствование прибора позволит увеличить количество получаемых пикселей в 10 раз.

Внедрение нового метода в медицинскую диагностику обеспечит врачам и хирургам возможность проведения большого количества процедур амбулаторно, снизит потребность в анестезии и степень повреждения тканей. Кроме того, миниатюрность и гибкость прибора позволят проводить безопасное обследование таких структур, как протоки слюнных желез, фаллопиевы трубы и протоки поджелудочной железы. Эмбриологи и педиатры также могут воспользоваться преимуществами, предоставляемыми новым эндоскопом. И, наконец, появление SEE-зонда может послужить толчком к разработке новых диагностических и хирургических процедур, проведение которых ранее было невозможно из-за недоступности тех или иных зон организма.

Источник новости: ScienceDaily

Е. Рябцева