Визуализация деменции
Биомедицинские инженеры Университета Дьюка разработали новое визуализирующее устройство, способное измерять как толщину, так и текстуру различных слоев сетчатки глаза. Оно может быть использовано для раннего обнаружения болезни Альцгеймера, позволяя вовремя принять меры для предупреждения прогрессирования болезни.
Ранее в исследованиях было показано истончение сетчатки у пациентов с болезнью Альцгеймера, но, добавив к измерению толщины метод рассеяния света, группа обнаружила, что слой нервных волокон сетчатки становится более грубым и хаотичным. Если использовать эту информацию, то можно создать простой и дешевый способ скрининга, который будет доступен не только в кабинете любого врача, но и в таких местах, как местная аптека.
Диагноз болезни Альцгеймера в настоящее время ставится только после того, как у пациента начинают проявляться симптомы когнитивного расстройства. Даже тогда единственный способ окончательно определить причину болезни – это дорогостоящие МРТ и ПЭТ-сканирование или посмертное вскрытие. Но если прогресс заболевания может быть остановлен с помощью ранних вмешательств, таких как лекарственная терапия и ментальные упражнения, что может значительно улучшить качество жизни пациентов. Именно поэтому исследователи ищут биомаркеры, которые можно было бы использовать в качестве ранних признаков заболевания.
Одним из таких потенциальных биомаркеров является сетчатка, которую считают частью центральной нервной системы. Предыдущие исследования показали, что болезнь Альцгеймера может вызвать структурные изменения в сетчатке, в частности, истончение внутренних слоев.
Флюоресцентное изображение слоев сетчатки, полученное с помощью конфокального микроскопа у здоровых мышей дикого типа (справа) и мышей, генетически выведенных для выявления симптомов болезни Альцгеймера (слева). Зеленым цветом обозначены амилоидные конгломераты, которые, как считается, коррелируют с болезнью Альцгеймера.
Некоторые другие заболевания (глаукома, болезнь Паркинсона) также могут вызывать истончение сетчатки. Непоследовательные результаты испытаний могут исходить из различий между приборами, наиболее часто используемыми для этих типов измерений, устройствами оптической когерентной томографии (ОКТ) и тем, как их используют исследователи.
Сравнение толщины слоев сетчатки у здоровых мышей дикого типа (вверху) и мышей, которые были генетически выведены для выявления симптомов болезни Альцгеймера (внизу). Верхний слой сетчатки у мышей с болезнью Альцгеймера заметно тоньше.
В новой работе исследователи показывают, что верхний слой нейронов сетчатки мышиной модели болезни Альцгеймера имеет измененную структуру. В сочетании с данными об изменениях толщины этого слоя новое измерение может оказаться более доступным биомаркером болезни Альцгеймера.
Новый подход позволяет измерить структуру и текстуру слоя нервных волокон сетчатки и имеет большой потенциал в качестве ранней диагностики заболевания.
ОКТ является оптическим аналогом ультразвука. Он работает, посылая световые волны в ткани и измеряя, сколько времени им потребуется, чтобы вернуться. Это очень полезный метод визуализации, обычно используемый для выявления широкого спектра заболеваний, но он имеет ограничения.
Чтобы собрать больше данных о сетчатке, авторы выполнили низкокогерентную интерферометрию с разрешением по углу, которое использует углы рассеянного света для сбора дополнительной информации о структуре ткани. Комбинируя два измерения, исследователи могут определить как толщину, так и структурную информацию о каждом слое сетчатки.
В настоящее время исследователи работают над включением низкокогерентной интерферометрии в недорогую систему ОКТ. В то время как традиционные машины ОКТ весят около 30 кг, занимают весь стол и стоят от 50 до 120 тысяч долларов, новый аппарат весит чуть более полутора килограммов, его размер – как у коробки для завтрака и, как ожидают авторы, будет продаваться менее чем за 15 тысяч долларов.
Ключевым элементом является созданная при помощи трехмерной печати деталь, использующая симметрию для компенсации механических несоответствий, которые могут возникнуть в традиционных устройствах ОКТ из-за таких незначительных факторов, как изменение температуры. Группа также работает над 3D-напечатанной вращающейся призмой, позволяющей аппарату низкокогерентной интерферометрии сканировать всю сетчатку.
Это исследование демонстрирует новый способ использования недорогих технологий ОКТ, помимо простого скрининга на традиционные заболевания сетчатки. Если в будущем удастся использовать эти устройства для выявления ранних признаков нейродегенеративных заболеваний, возможно, это позволит оказывать помощь людям до того, как станет слишком поздно.
Статья G.Song et al. Multimodal Coherent Imaging of Retinal Biomarkers of Alzheimer’s Disease in a Mouse Model опубликована в журнале Scientific Reports.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Duke University: Retinal Texture Could Provide Early Biomarker Of Alzheimer’s Disease.