Новый метод позволит оценить жесткость структур глаза

Для изучения, диагностики и мониторинга глазных заболеваний необходимо измерять биомеханические свойства глаза, такие как жесткость. Хотя с этой целью было предложено несколько методов, большинство из них нежизнеспособны в клинической практике из-за присущих им ограничений. Например, магнитно-резонансная томография отличается длительным временем сканирования, что приводит к ошибкам измерений, вызванным движениями пациента; а также высокой стоимостью.

Более перспективным подходом в этом отношении является реверберационная оптическая когерентная эластография (RevOCE), предлагающая измерения эластичности или жесткости структур глаза с высоким разрешением. Этот метод использует маломощный источник света для сканирования целевого объема и захвата структуры механических волн, распространяющихся по тканям, используя его для создания 2D или 3D карт, показывающих эластичность области.

RevOCE требует наличия полей отраженных сдвиговых волн — механических волн, которые заполняют целевой объем и создают сложные интерференционные картины, — которые сложно генерировать. Доступные в настоящее время методы для этой цели основаны на механических шейкерах, которые должны вступать в непосредственный контакт с нежными тканями глаза.

На этом фоне исследовательская группа из Хьюстонского университета в Техасе разрабатывает новый метод генерации отраженных сдвиговых волн, который сделает RevOCE неинвазивным при сохранении превосходного разрешения. Их результаты, которые могут произвести революцию в обследовании компонентов глаза и их биомеханических свойств, были недавно опубликованы в журнале Journal of Biomedical Optics, а также на портале Medical Xpress¹.

Авторы разработали мультифокальную систему силы акустического излучения (ARF), в которой в качестве источника возбуждения используется ультразвуковой генератор, соединенный с массивом акустических линз. Эти линзы "направляют" ультразвуковые волны, создавая три отчетливых сфокусированных луча ARF, разделенных несколькими миллиметрами. Они механически стимулируют целевую область внутри глаза, генерируя отраженные сдвиговые волны, которые могут быть зафиксированы устройством оптической когерентной томографии и обработаны для повторного использования.

Исследователи протестировали свой подход на глазных яблоках мыши ex vivo, подтвердив, что он может успешно создавать карты скоростей сдвиговых волн в различных структурах глаза одновременно, включая роговицу, радужную оболочку, хрусталик, склеру и сетчатку.

Кроме того, сравнительный анализ результатов показал, что различные части глаза, такие как апикальная область роговицы и зрачковая зона радужной оболочки, имели значительно различающиеся скорости сдвиговых волн, что указывает на различную жесткость. Интересно, что различные области внутри одного и того же компонента глаза, такие как вершина и периферия роговицы, тоже демонстрировали различия в скорости сдвиговой волны. Это означает, что кажущиеся однородными структуры в глазу обладают неоднородными биомеханическими свойствами, которые могут быть ключом к их правильному функционированию.

Мультифокальный обзор на основе ARF потенциально может стать мощным инструментом для улучшения диагностики и лечения глазных заболеваний. Предлагаемая стратегия обеспечивает более высокое разрешение по сравнению с предыдущими реализациями RevOCE, обеспечивая более точные измерения. Это могло бы позволить ученым и врачам анализировать внутри- и межкомпонентные биомеханические взаимосвязи между структурами глаза.

Это, в свою очередь, могло бы способствовать более полному пониманию механизмов глазных заболеваний и старения. Например, такой подход мог бы помочь врачам диагностировать и контролировать прогрессирование глаукомы. Более того, его можно было бы использовать для оценки эффективности и побочных эффектов лечения, а также для разработки медицинских вмешательств с учетом потребностей каждого пациента.