Hurtigere 3D-billeddannelse kan hjælpe med diagnosticering af kardiovaskulær, mave -tarmsygdom

Forskere har udviklet en hurtigere måde at erhverve 3-D endoskopisk optisk kohærens tomografi (OCT) billeder. Med videre udvikling, den nye tilgang kunne være nyttig til tidlig opsporing og klassificering af en lang række sygdomme.

Den nye metode anvender beregningsmetoder, der skaber et fuldt 3D-billede fra ufuldstændige data. I Optical Society -tidsskriftet Anvendt optik , forskerne rapporterer, at nyttige 3-D-billeder kunne konstrueres ved hjælp af 40 procent færre data end traditionelle 3-D OCT-tilgange, hvilket ville reducere billedbehandlingstiden med 40 procent.

OCT er en biomedicinsk billeddannelsesteknik, der har oplevet en udvidet klinisk anvendelse i de seneste år takket være dets evne til at levere billeder i høj opløsning af vævsmikrostrukturer. I dag, endoskopisk OCT -billeddannelse bruges rutinemæssigt til at klassificere plaque og læsioner i blodkarrene og finder mere anvendelse ved diagnosticering af mave -tarmsygdomme.

"Selvom 3-D OCT-billeder er meget nyttige til medicinsk diagnose, de betydelige mængder billeddannelsesdata, de kræver, begrænser billedhastigheden, " sagde lederen af ​​forskningsgruppen, Jigang Wu fra Shanghai Jiao Tong University. "Vores nye metode løser dette problem ved at danne 3-D-billeder ud fra langt færre data."

Få det hele billede

Oprettelse af 3-D OCT-billeder med aktuelle metoder kræver en datakrævende proces med at sy en række 2-D-billeder sammen ved lige store målinger. I det nye værk, forskerne brugte en metode kendt som sparsom prøveudtagning til at erhverve betydeligt færre 2-D-billeder og anvendte derefter komprimerende sensingsalgoritmer til at udfylde de manglende oplysninger, der er nødvendige for at oprette 3D-billeder.

Forskerne testede den nye metode ved hjælp af en magnetisk drevet scanning OCT-sonde til at afbilde inde i en ekstraheret dueluftrør. Sonden, som teamet tidligere udviklede, bruger en eksternt drevet lille magnet til at scanne 360 ​​grader. Designet minimerer OCT -scanningsmekanismerne nok til at passe ind i en enhed på kun 1,4 millimeter i diameter.

Oprettelse af 3D-billeder af en 2 millimeter del af den menneskelige luftrør ville typisk kræve billeddannelse hver 10. mikron for at opnå 200 billedrammer. Brug af sparsom prøveudtagning, forskerne erhvervede 120 billeder i tilfældige positioner fra 0 til 2 millimeter og brugte derefter de komprimerende sensingalgoritmer til at oprette 3D-billeder.

Bevæger sig mod klinikken

"Vores test bekræftede, at en stærkt reduceret mængde eksperimentelle data kan bruges til at rekonstruere rimelige 3D-OLT-billeder, " sagde Wu. "Efter at vi har udført nok eksperimenter til at demonstrere, at vores sonde og billeddannelsesmetode er nyttige til at observere ondartede træk, vores teknik vil være klar til kliniske forsøg. "

Forskerne planlægger at bruge deres nye tilgang til at afbilde yderligere biologiske prøver relateret til specifikke sygdomme. De planlægger også at forbedre den endoskopiske OCT -sonde, så den bliver mere robust i forskellige situationer og i forbindelse med gentagen kontakt med biologiske væv.

"Dette arbejde er blot et eksempel på at anvende beregningsteknikker til billedbehandlingsapplikationer, "sagde Wu." Vi forventer, at lignende fremgangsmåder kan være nyttige til forbedring af eksperimentdesign og dataindsamling for mange billeddannelsesmetoder. "