低成本視網(wǎng)膜掃描儀有助于防止全球失明

北卡羅萊納州杜倫-杜克大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程師開發(fā)了一種低成本的便攜式光學(xué)相干斷層掃描(OCT)掃描儀，有望為美國(guó)和國(guó)外服務(wù)不足的地區(qū)帶來視覺拯救技術(shù)。

得益于重新設(shè)計(jì)的3D打印光譜儀，掃描儀比現(xiàn)有的商用系統(tǒng)輕了15倍，并且由價(jià)格低于商用系統(tǒng)零售價(jià)的零件制成——所有這些都不會(huì)犧牲成像質(zhì)量。

在首次臨床試驗(yàn)中，新的OCT掃描儀產(chǎn)生了120幅視網(wǎng)膜圖像，比現(xiàn)有商用系統(tǒng)高95%，足以進(jìn)行準(zhǔn)確的臨床診斷。

研究結(jié)果將于6月28日發(fā)表在ARVO期刊《轉(zhuǎn)化視覺科學(xué)技術(shù)》上。

自20世紀(jì)90年代使用以來，光學(xué)相干斷層掃描成像已成為診斷許多視網(wǎng)膜疾病的標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理，包括黃斑、糖尿病視網(wǎng)膜病變和青光眼。然而，華僑城很少被列為標(biāo)準(zhǔn)篩查測(cè)試的一部分，因?yàn)樵摍C(jī)器的成本可能超過10萬美元——這意味著它通常只在較大的眼科中心提供。

杜克大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教授亞當(dāng)沃克說：“一旦你失去視力，就很難恢復(fù)視力，所以預(yù)防失明的關(guān)鍵是盡早發(fā)現(xiàn)?！薄拔覀兊哪繕?biāo)是大幅降低OCT的成本，讓更多的診所買得起這些設(shè)備，尤其是在健康的全球環(huán)境下?！?

OCT是超聲波的光學(xué)模擬，通過將聲波發(fā)送到組織中并測(cè)量其返回時(shí)間來工作。但是因?yàn)楣獗嚷曇艨斓枚?，所以更難測(cè)量時(shí)間。為了將光波從掃描的組織中反射回來，光學(xué)相干斷層掃描設(shè)備使用分光計(jì)來確定與傳播相同距離但沒有與組織相互作用的相同光波相比，它們的相位偏移了多少。

使用更小更便宜的OCT設(shè)備的主要技術(shù)是由Wax和他的前研究生金桑勛設(shè)計(jì)的一種新型光譜儀。傳統(tǒng)的光譜儀主要由精密切割的金屬零件制成，直接光線通過一系列透鏡、鏡子和形狀像w的衍射狹縫。雖然這種布置提供了高精度，但由于碰撞甚至溫度變化而產(chǎn)生的輕微機(jī)械偏差會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)。

然而，Wax的設(shè)計(jì)在外殼中的圓形路徑上發(fā)光，該路徑主要由3D打印塑料制成。因?yàn)榉止庥?jì)的光路是圓形的，任何由溫度變化引起的膨脹或收縮都是對(duì)稱發(fā)生的，它們相互平衡以保持光學(xué)元件對(duì)準(zhǔn)。該設(shè)備還在照明行程結(jié)束時(shí)使用更大的檢測(cè)器，以減少錯(cuò)位。

傳統(tǒng)的OCT機(jī)器重量超過60磅，占據(jù)整個(gè)桌面，成本在5萬到12萬美元之間。新的光學(xué)相干斷層掃描設(shè)備重4磅，大約有一個(gè)飯盒那么大，而蠟預(yù)計(jì)售價(jià)不到1.5萬美元。

Wax說：“現(xiàn)在OCT設(shè)備都坐在自己的房間里，需要一個(gè)醫(yī)生科學(xué)家來調(diào)整它們，讓一切正常工作?！拔覀兛梢宰谵k公室的架子上，然后把它拿走，使用它，放回去沒有任何問題。我們用星巴克掃描星巴克的人。”

在這項(xiàng)新的研究中，北卡羅來納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的視網(wǎng)膜外科醫(yī)生和眼科副教授J. Niklas Ulrich使用新的OCT掃描儀測(cè)試了海德堡工程公司生產(chǎn)的商用儀器。他對(duì)60名患者的眼睛進(jìn)行了臨床成像，其中一半來自健康志愿者，另一半來自某種視網(wǎng)膜疾病。

為了比較兩臺(tái)機(jī)器產(chǎn)生的圖像，研究人員使用了對(duì)比度-一種常用于確定醫(yī)學(xué)成像圖像質(zhì)量的測(cè)量方法。結(jié)果表明，低成本便攜式OCT掃描儀提供的有用對(duì)比度僅比商用機(jī)器提供的有用對(duì)比度低5.6%，仍足以用于臨床診斷。

烏爾里希說：“低成本設(shè)備的圖像質(zhì)量給我留下了非常深刻的印象——它絕對(duì)可以與我們的標(biāo)準(zhǔn)商用機(jī)器相媲美。“它顯然缺乏我們價(jià)值10萬美元的OCT掃描儀的一些花哨功能，但它可以準(zhǔn)確診斷結(jié)構(gòu)性視網(wǎng)膜疾病，并監(jiān)控治療的成功。安裝快捷方便，占地面積小，設(shè)備運(yùn)行良好。較小的衛(wèi)星辦公室。希望低成本OCT的發(fā)展能提高患者對(duì)OCT技術(shù)的使用，有助于保護(hù)北卡羅來納州乃至全國(guó)乃至全世界的視力。"

蠟通過一家名為L(zhǎng)umedica的初創(chuàng)公司將該設(shè)備商業(yè)化，該公司已開始生產(chǎn)和銷售第一代用于研究應(yīng)用的儀器。該公司希望在不久的將來獲得風(fēng)險(xiǎn)資本支持，目前仍在與外部公司談判潛在的許可協(xié)議。

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