Ученые Международного центра трансляционных исследований глаза (ICTER), действующего на базе Института физической химии Польской академии наук, впервые применили многоспектральную лазерную допплеровскую голографию (MLDH) для оценки кровотока в различных слоях сетчатки человека in vivo. Результаты работы, опубликованные 27 июня 2024 года в журнале Biocybernetics and Biomedical Engineering, открывают новые возможности для диагностики нарушений кровообращения.
Пространственно-временная оптическая когерентная томография (STOC-T)
Пространственно-временная оптическая когерентная томография (STOC-T) представляет собой инновационный метод быстрой трехмерной визуализации сетчатки без аберраций. В предыдущих исследованиях ученые ICTER использовали многомодовое оптическое волокно, способное генерировать на своем конце несколько сотен неповторяющихся пространственных структур (поперечных мод), что позволяло подавлять спекл-шум. Полученный массив данных может быть обработан для визуализации кровотока в сетчатке человека.
Многоспектральная лазерная допплеровская голография (MLDH)
Для решения ограничений существующих методов ученые ICTER разработали многоспектральную лазерную допплеровскую голографию (MLDH). Эта методика позволяет формировать изображения кровотока из одного объемного набора данных, что может изменить подход к мониторингу не только глазной микроциркуляции, но и системного здоровья. Исследование выполнено под руководством Давида Борицки, Эгидиюса Ауксориюса, Петра Вонгжина, Камиля Лишевски, Славомира Томчевски, Кароля Карновски и Мацея Войтковски.
Доктор Давид Борицки пояснил: "Наш метод позволяет получать двухмерные изображения кровотока из стека интерферометрических изображений с разными длинами волн примерно за 8,5 миллисекунды. Это сопоставимо со временем, необходимым для регистрации пары повторяющихся поперечных сканов при стандартной оптической когерентной томографии".
Ключевое преимущество метода MLDH заключается в том, что его интеграция с STOC-T не требует модификации существующих протоколов: используется тот же массив данных, что расширяет диагностические возможности оценки микроциркуляции сетчатки.
Микроциркуляция глаза и ее клиническое значение
Микроциркуляция представляет собой сеть между артериальной и венозной системами, включающую сосуды диаметром менее 150 мкм (капилляры). Эти сосуды регулируют кровоток с помощью прекапиллярных сфинктеров и играют ключевую роль в доставке питательных веществ, газообмене, транспорте метаболитов и терморегуляции.
Артерии сетчатки служат доступным окном для оценки ранних сосудистых изменений in vivo. Изменения микроциркуляции сетчатки отражают системные нарушения кровообращения и могут указывать на сердечно-сосудистые заболевания. Патологические изменения при оценке микроциркуляции сетчатки могут выступать ранними маркерами поражения органов, предшествуя развитию протеинурии.
Кровоснабжение сетчатки осуществляется двумя сосудистыми системами: хориоидеей (преимущественно питающей фоторецепторы) и центральной артерией сетчатки (снабжающей внутренние слои). Эти системы значительно различаются по скорости кровотока и уровню оксигенации, что подчеркивает важность точной локализации измерения при оценке микроциркуляции сетчатки.
Эволюция методов оценки ретинальных сосудов
С момента изобретения офтальмоскопа Гельмгольцем в 1851 году методы оценки микроциркуляции сетчатки значительно продвинулись. В настоящее время доступны инструменты для измерения диаметра сосудов, толщины стенки и скорости кровотока с использованием таких методик, как лазерная допплеровская флоуметрия (LDF) и сканирующая лазерная допплеровская флоуметрия (SLDF). LDF с гелий-неоновым лазером измеряет поток эритроцитов и перфузию тканей. SLDF расширяет эти возможности, позволяя оценивать морфологию артериол, а двунаправленная лазерная допплеровская флоуметрия (BLDV) обеспечивает комплексную оценку скорости эритроцитов.
Перспективы метода
Разработанный подход обещает углубить клиническое понимание офтальмологических и системных заболеваний, предоставляя врачам комплексный инструмент для мониторинга и диагностики нарушений кровообращения.
Источник: Dawid Borycki et al, Multiwavelength laser doppler holography (MLDH) in spatiotemporal optical coherence tomography (STOC-T), Biocybernetics and Biomedical Engineering (2024). DOI: 10.1016/j.bbe.2024.03.002