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由科罗拉多大学博尔德分校研究人员开发的新型无机械**光学相干断层扫描(OCT)**设备,可能彻底改变临床对视网膜和冠状血管等精细结构的成像方式。这种下一代扫描仪通过消除机械运动部件,在提升可靠性的同时,为微型体内成像(包括心脏病检测)开辟了新路径。
作为一种使用光波捕捉高分辨率组织断层图像的非侵入性成像技术,OCT已广泛应用于眼科疾病诊断。该团队在《光学快报》发表的创新成果,采用基于电润湿的液态透镜技术实现光束操控,替代了传统扫描镜。这种通过电压改变镜片形状的设计,减少了机械故障点并显著降低功耗——这对便携或植入式医疗设备至关重要。
"非机械扫描的优势在于消除了设备内物理移动部件的需求,不仅减少机械故障源,还能显著延长设备寿命,"论文第一作者、电子工程学博士塞缪尔·吉利斯基指出。
原型设备成功捕捉了斑马鱼眼部的亚细胞分辨率图像——这是人类眼部解剖结构的重要模型。图像清晰呈现角膜、虹膜和晶状体等关键解剖标志,分辨率达到商用OCT系统的基准水平。
从视网膜到冠状动脉
OCT技术目前是眼科临床标配,可对黄斑变性和糖尿病视网膜病变等实时成像。但传统设备依赖旋转镜控制光束,存在体积大、功耗高且易损的局限性。
相比之下,科罗拉多大学的无机械电润湿扫描仪可制成柔性内窥镜或可穿戴设备,将OCT应用扩展到心脏病学、神经学乃至居家监测领域。该设备的小型化和低功耗特性,也使其适合集成于心血管成像用超薄导管等微创手术工具。吉利斯基指出其对冠状动脉壁成像的潜力,有助于早期发现动脉粥样硬化——多数心脏病和中风的根本诱因。
"这可能成为体内成像的关键技术,"吉利斯基表示。
斑马鱼之眼验证
通过斑马鱼活体眼部成像验证系统时,研究人员发现设备能稳定区分眼部层次结构,证明其光学操控的精度和稳定性符合生物成像要求。斑马鱼模型还帮助团队测试系统的动态范围和对比度——临床转化的关键参数。"我们的研究有望更早发现健康问题,改善人类生活,"合著者朱丽叶·戈皮纳特教授强调。
未来方向
在海军研究办公室、美国国立卫生研究院和国家科学基金会资助下,团队正推进临床原型开发。路线图包括开发用于视网膜和心脏成像的柔性内窥镜,可能替代现有笨重系统。"使用我们的组件,能维持比机械扫描仪更小规模的光学系统,"吉利斯基表示,"这对内窥镜微型化和柔性化至关重要。"
若成功转化,该OCT平台或将推动新型非侵入性诊断技术更贴近临床,并最终实现可穿戴或植入式实时健康监测设备。
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