Инженеры разработали новое оптическое устройство, позволяющее выявить скрытые аномалии внутренних органов

Физики двух университетов (Duke University и The George Washington University), работающие в области оптики и ультразвука, объединились для создания достаточно маленького оптического сканера, способного проникать внутрь тела человека и обнаруживать нарушения, скрытые в стенках кишечника, пищевода или мочевого пузыря.

Экспериментальное устройство, названное «электостатическое сканирующее микрозеркало для оптической томографии», описано в статье, опубликованной в одном из апрельских выпусков журнала Optics Letters. После апробации в клинических условиях, это приспособление станет заметным шагом вперед в эндоскопии.

Используя тончайшие, активированные электричеством, искусственные мышечные волокна, вибрирующие на покрытом золотом зеркале 2мм диаметра, прототип описываемого устройства испускает специальный пучок квазилазерного света, который может просканировать не только поверхность внутренних органов, но и проникнуть под нее. Авторами придумана и создана системы, состоящая из тончайшего зеркала, вибрирующего со скоростью более 2000 колебаний в секунду. Зеркало дрожит в ответ на работу более чем полумиллиона микроскопических энергетических конденсаторов, собранных в параллельные полоски на подвижном полимере. Вся эта конструкция работает как искусственная мышца. Когда напряжение достигает каждого из конденсаторов, они сокращаются. Это поворачивает зеркало направо. При падении напряжения, зеркало возвращается налево. В то время как при быстрых колебаниях напряжения зеркало вибрирует, пучок света из оптоволоконного кабеля отражается от изучаемой поверхности, сканируя ее. Такой повторяющийся сканирующий процесс показывает оптический имидж наружной поверхности ткани. Искусственные мышцы были созданы в MCNC (Research Triangle Park microelectronics and computer research institution, North Carolina).

Стандартная эндоскопия дает врачу представление только о состоянии поверхности исследуемого органа, тогда как свет в качестве зонда (OPT =optical coherence tomography) дает возможность заглянуть под нее на глубину более 1,5 мм. Этого бывает достаточно, чтобы визуально обнаружить такие процессы как рак (например, карциному, развивающуюся непосредственно под поверхностью тканей) на очень ранней стадии, позволяющей удалить их без особых последствий. ОРТ не может проникнуть столь же глубоко под поверхность, как ультразвук. С другой стороны, длина волны при ОРТ гораздо короче, соответственно и разрешение гораздо лучше.

Особенные комбинации характеристик позволяют применить ОРТ в интерферометрии (техника создания визуального изображения с помощью быстрого сканирования поверхности светом различных длин волн, интерпретируя вернувшиеся с разных глубин объекта волны).

В статье так же помещены изображения некоторых биологических объектов, полученные с помощью описанного устройства (кишечник свиньи, роговица и сетчатка свиного глаза, а так же внутренности пальца человека). Сейчас прибор проходит сертификацию FDA и возможно скоро найдет широкое применение для изучения состояния желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), легких, мочевого пузыря, половых органов и артерий.

Источник: Rusbiotech.ru