Современная офтальмология умеет получать изображения глаза с невероятной детализацией. Но французские исследователи предложили необычный способ увидеть живые ткани переднего отдела глаза — использовать сам глаз как часть оптической системы микроскопа.
Разработанная ими трансмиссионная интерференционная микроскопия позволяет бесконтактно рассматривать клетки и нервные волокна роговицы, эндотелий и даже отдельные структуры хрусталика непосредственно у живого человека.
Исследование опубликовано в Nature Communications.
Как это работает
Обычно врач освещает структуры глаза спереди и регистрирует отраженный от них свет.
Здесь используется другая оптическая идея. Свет направляется на участок склеры. Склера рассеивает его, и часть света распространяется внутри глаза, создавая внутреннее проходящее освещение роговицы и хрусталика.
В результате возникает интерференционный контраст, позволяющий увидеть структуры, которые при обычном отраженном освещении различимы значительно хуже.
Фактически исследователи превратили собственные ткани глаза в своеобразный элемент осветительной системы микроскопа.
Что удалось увидеть
На полученных изображениях исследователи различали:
- эпителиальные клетки роговицы;
- суббазальные нервные волокна;
- структуры стромы;
- эндотелиальные клетки;
- эпителиальные клетки и волокна хрусталика;
- швы хрусталика.
При стандартной конфигурации расчетное латеральное разрешение составляло около 2,8 мкм, а при другой оптической конфигурации исследователи получили примерно 2 мкм.
При этом поле изображения может достигать примерно 2 мм — достаточно большой области для микроскопии клеточного уровня.
Особенно интересный результат — дистрофия Фукса
Авторы применили метод и у пациентов с эндотелиальной дистрофией Фукса.
Новый тип трансмиссионного контраста позволял отчетливо визуализировать патологические изменения эндотелия и давал информацию, дополняющую традиционное отраженное изображение.
И это особенно интересно, потому что состояние эндотелия определяет способность роговицы сохранять прозрачность.
Без контакта с роговицей
Еще одно потенциальное преимущество технологии — бесконтактность.
Во время исследования объектив располагается примерно в двух сантиметрах от глаза. В опубликованной работе медикаменты в глаз не вводились, а интенсивность используемого импульсного ближнего инфракрасного освещения соответствовала международному стандарту безопасности для офтальмологических приборов.
Это потенциально делает метод удобным для повторных исследований и динамического наблюдения.
Заменит ли он ОКТ или конфокальную микроскопию?
Пока оснований так говорить нет.
Перед нами прежде всего новая технология визуализации и исследовательский прототип, а не новый обязательный диагностический стандарт.
ОКТ прекрасно показывает архитектуру тканей в глубину, конфокальная микроскопия дает высокодетализированную клеточную информацию. Новый метод может оказаться интересен именно как дополнительный способ получения клеточного изображения на достаточно большом поле и без контакта с роговицей.
Если последующие клинические исследования подтвердят диагностическую ценность и воспроизводимость технологии, она может найти применение при заболеваниях роговицы, оценке эндотелия, предоперационной диагностике и послеоперационном наблюдении.
В офтальмологии существует очень четкая закономерность: чем глубже мы можем увидеть структуру глаза и чем меньше масштаб объекта, который способны различить, тем раньше появляется возможность обнаружить патологический процесс. Когда-то мы оценивали роговицу преимущественно в щелевой лампе. Затем появились эндотелиальная микроскопия, конфокальная микроскопия, современные ОКТ высокого разрешения. Теперь мы постепенно приближаемся к возможности изучать живую ткань практически на клеточном уровне совершенно новыми оптическими способами.
Мне особенно нравится инженерная идея метода. Исследователи не просто увеличили мощность прибора или создали очередной сложный сканер. Они изменили способ освещения ткани. Свет проходит через склеру, рассеивается внутри глаза и позволяет рассматривать передние структуры в трансмиссионном режиме. То есть часть самого глаза фактически становится элементом оптической системы диагностического прибора. Это очень элегантное решение.
Что это может изменить
Особенно перспективным мне кажется исследование эндотелия роговицы. Эндотелиальные клетки практически не обладают полноценной способностью к пролиферативному восстановлению in vivo, а их количество и функциональное состояние критически важны для прозрачности роговицы. Поэтому возможность бесконтактно наблюдать клеточную архитектуру эндотелия на достаточно большом участке может быть полезна при дистрофии Фукса, перед хирургией катаракты, при оценке состояния трансплантата и после различных внутриглазных вмешательств. Не менее интересно наблюдение нервных волокон роговицы. В перспективе это может расширить наши возможности изучения нейротрофических изменений, заболеваний глазной поверхности и процессов восстановления после хирургических вмешательств. Но именно может — эти клинические применения еще предстоит доказать.
Я бы пока не называл эту технологию новой диагностической революцией. Настоящая ценность диагностического прибора определяется не только красивым изображением и количеством микрон разрешения. Необходимо доказать, что полученная информация изменяет медицинское решение: позволяет раньше поставить диагноз, точнее определить прогноз, правильнее выбрать операцию или лучше контролировать результат лечения.
Если это будет доказано, технология действительно может занять свое место рядом с ОКТ, эндотелиальной и конфокальной микроскопией. И тогда мы получим еще один шаг к тому, что я считаю будущим офтальмологической диагностики: увидеть болезнь не тогда, когда ткань уже изменила свою функцию, а тогда, когда первые изменения только начинаются на клеточном уровне.
«Современная диагностика движется от изображения органа к изображению ткани, а от ткани — к отдельной клетке. В этой работе мне особенно нравится сама физическая идея: исследователи используют рассеянный через склеру свет, фактически превращая глаз в часть оптической системы микроскопа. Если дальнейшие исследования подтвердят клиническую ценность метода, мы сможем бесконтактно наблюдать клеточные изменения роговицы и хрусталика еще до того, как они приведут к выраженному нарушению функции. А именно в этом я вижу главное направление современной диагностики — обнаруживать болезнь не тогда, когда пациент уже плохо видит, а значительно раньше.»
Профессор В.В. Куренков