重新设计的设备提供了临床精确的眼睛扫描的一小部分成本

来源:杜克大学

简介:

生物医学工程师已经开发出一种低成本的便携式光学相干断层扫描(OCT)扫描仪，有望将这种节省视力的技术推广到美国和国外服务不足的地区。由于重新设计的3d打印光谱仪，这款扫描仪比目前的商用系统轻15倍，体积更小，而且由不到商用系统零售价格十分之一的部件组成，而这一切都没有牺牲成像质量。

杜克大学的生物医学工程师已经开发出一种低成本的便携式光学相干断层扫描(OCT)扫描仪，有望将这种节省视力的技术推广到美国和国外服务不足的地区。

由于重新设计的3d打印光谱仪，这款扫描仪比目前的商用系统轻15倍，体积更小，而且由不到商用系统零售价格十分之一的部件组成，而这一切都没有牺牲成像质量。

在它的第一个临床试验中，新的OCT扫描仪产生了120个视网膜的图像，这些图像的清晰度达到了现有商业系统的95%，足以进行准确的临床诊断。

该研究结果于6月28日发表在ARVO期刊《翻译视觉科学与技术》(Translational Vision Science & Technology)的网站上。

自20世纪90年代以来，OCT成像已成为许多视网膜疾病的诊断标准，包括黄斑变性、糖尿病视网膜病变以及青光眼。然而，OCT很少被纳入标准的筛查检查中，因为机器的成本可能超过10万美元，这意味着通常只有较大的眼科中心才有这种机器。

杜克大学(Duke)生物医学工程学教授亚当·瓦克斯(Adam Wax)表示:“一旦失明，就很难恢复视力，所以预防失明的关键是及早发现。”“我们的目标是大幅降低OCT的价格，让更多诊所买得起这种设备，尤其是在全球医疗环境下。”

OCT是超声波的光学模拟物，它的工作原理是将声波发送到组织中，并测量声波返回的时间。但是因为光比声音快得多，所以测量时间更加困难。为了测量被扫描组织反射回来的光波的时间，OCT设备使用分光计来确定它们的相位发生了多大的变化。

使OCT装置更小、更便宜的主要技术是由Wax和他的前研究生Sanghoon Kim设计的一种新型光谱仪。传统的光谱仪大多由精确切割的金属部件制成，通过一系列的透镜、镜子和w形的衍射缝将光直接照射到光谱仪上。虽然这种装置具有很高的精确度，但由于颠簸甚至温度变化而引起的轻微机械位移也会造成失调。

然而，Wax的设计主要是利用3d打印塑料制成的外壳内部的圆形路径来照明。由于分光计的光路是圆形的，任何由于温度变化引起的膨胀或收缩都是对称的，它们之间的平衡使光学元件保持一致。该设备还使用一个更大的探测器在光的旅程结束，使失调的可能性更小。

传统的OCT扫描仪重量超过60磅，占据一整张桌子，价格在5万到12万美元之间。新的OCT设备重4磅，和午餐盒差不多大，Wax预计售价将低于1.5万美元。

瓦克斯说:“现在OCT的设备都放在自己的房间里，需要一位博士科学家对它们进行调整，让它们正常工作。”“我们的产品可以放在办公室的架子上，拿下来，用完再放回去，没有任何问题。我们用它扫描了星巴克里的顾客。”

在这项新研究中，视网膜外科医生、北卡罗来纳大学医学院(University of North Carolina School of Medicine)眼科副教授j·尼克拉斯·乌尔里希(J. Niklas Ulrich)将这种新的OCT扫描仪与海德堡工程公司(Heidelberg Engineering)生产的商用仪器进行了对比。他对60名患者的双眼进行了临床成像，其中一半来自健康志愿者，另一半患有某种视网膜疾病。

为了比较两台机器产生的图像，研究人员使用了对比噪声比——一种在医学成像中经常用来确定图像质量的指标。结果表明，按照这个标准，低成本的便携式OCT扫描仪提供了有用的对比，仅比商用机器低5.6%，但仍足以用于临床诊断。

乌尔里希说:“我对这款低成本设备的图像质量印象深刻，它绝对可以与我们的标准商用机器媲美。”“它显然缺少我们10万美元以上OCT扫描仪的一些花哨功能，但它能准确诊断视网膜结构性疾病，并监测治疗成功。”安装简单快捷，占用空间小，使得该设备在较小的卫星办公室中运行良好。我希望这种低成本OCT的开发能够改善患者对OCT技术的使用，为北卡罗来纳州乃至全国乃至全世界的视力保护做出贡献。”

Wax正通过一家名为Lumedica的初创公司将该设备商业化，该公司已经在生产和销售用于研究应用的第一代仪器。该公司希望在不久的将来获得风投的支持，并正在与外部公司谈判潜在的许可协议。

“有很多人想把OCT带到世界上的新地方，也有很多人对美国的医疗服务不足感兴趣说:“蜡。“随着美国、印度和中国等地糖尿病视网膜病变病例的不断增加，我们希望通过大幅增加这项技术的使用，能够挽救很多人的视力。”