Optisk kohærenstomografi måler øjnenes mekanik som reaktion på hjerteslag

Livet måles i hjerteslag, sådan siger de – og hjerteslag kan snart hjælpe med at måle vores øjnes helbred. Hvis læger kan måle puls i øjet for at diagnosticere hornhindepatologier, resultaterne kan redde synet og kan også redde liv.

Hvert hjerteslag sender en pulsbølge af blod, inducerer meget små, men målbare ændringer i øjenvolumen, med en resulterende kortvarig stigning i det intraokulære tryk. At arbejde ud fra postulatet om, at ændringer i øjets elasticitet eller stivhed kan signalere betydelige strukturelle eller funktionelle ændringer, forskere søger måder at nøjagtigt måle okulær biomekanik.

Ifølge SPIE-stipendiat Dr. Kirill Larin, Cullen College of Engineering professor i biomedicinsk teknik ved University of Houston, "Nøjagtig måling af hornhindens biomekanik ville ikke kun påvirke vores kliniske fortolkning af diagnostiske tests, ved at måle intraokulært tryk eller vurdere virkninger af lægemiddelbehandlinger, men også forudsige begyndelsen af ​​posteriore øjensygdomme, såsom glaukom." I øjeblikket, der er ingen tilgængelig pålidelig metode til at udføre kvantitativ måling af hornhindens elasticitet i levende øjne.

For at imødekomme dette kliniske behov, Dr. Larins gruppe er ved at udvikle en ny tilgang til fuldstændig "berøringsfri" vurdering af hornhindens biomekanik. Praktisk for patienterne, denne tilgang vil fremme medicinsk forståelse af hornhindelidelser, tillade udvikling af nye kliniske terapier og interventioner, og forbedre resultatet af nuværende kirurgiske og terapeutiske indgreb. Det seneste trin i deres forskning er offentliggjort i SPIE's Journal of Biomedical Optics (JBO).

Strækbare øjne

I 2013 Rainer A. Leitgeb demonstrerede først muligheden for at måle bevægelsen af ​​okulært væv på grund af hjerteslag ved hjælp af fasefølsom optisk kohærenstomografi (OCT). Inspireret af det arbejde, Kirill Larins gruppe forsker i øjeblikket i brugen af ​​OCT til at udføre elastografi for at udlede mekaniske egenskaber af hornhindevæv. Deres metode, kaldet optisk kohærenselastografi for hjerteslag (hb-OCE), bruger hjerteslag-inducerede ændringer i intraokulært tryk til at udlede de mekaniske egenskaber af hornhinden. Forfatterne bemærker, at foreløbige resultater, fra simuleringer udført med hornhindevæv fra grise, tyder på, at vurdering af hornhindens stivhed med henvisning til fluktuationer i interokulært tryk kan være mulig til vurdering af hornhindens elasticitet i levende væv. hvilket er det næste skridt i deres arbejde.

JBO-chefredaktør Brian Pogue, MacLean professor i ingeniørvidenskab ved Dartmouth College Thayer School of Engineering bemærker, "Konceptet med at bruge kroppens egen bevægelse til at udtrække dynamisk mekanisk information er en, der er blevet brugt i forskellige versioner af elastografi, men har især god relevans til in vivo øjenbilleddannelse og sansning, fordi afstandene er små, og følsomheden over for blodpulsation er forholdsvis høj. Denne banebrydende undersøgelse vil hjælpe med at definere det næste trin i klinisk afprøvning af dette koncept."

Forfatterne bemærker, at Hb-OCE-metoden potentielt kan være nyttig for levende, kliniske anvendelser, som en måde at opdage forskellige patofysiologiske tilstande relateret til okulært blod og kar, såsom diabetes, blandt andre.