Робот-сканер для автоматической визуализации глаз
Биомедицинские инженеры и офтальмологи из Университета Дьюка, США, разработали и продемонстрировали автоматизированную версию стандартного настольного сканера оптической когерентной томографии (ОКТ) без использования рук. Исследовательская группа считает, что установка может расширить доступ к ценной технологии в отделения первичной медико-санитарной помощи и отделения неотложной помощи.
В демонстрациях проверки концепции сканер, прикрепленный к роботизированной руке, создавал изображения роговицы и сетчатки, сопоставимые со стандартными настольными системами, менее чем за 10 секунд (Nat. Biomed. Eng., Doi: 10.1038) / s41551-021-00753-6 ).
ОКТ — это технология трехмерной визуализации, используемая для получения изображений анатомических структур глаза в микронном масштабе. Эта технология произвела революцию в диагностике и мониторинге глазных заболеваний, включая возрастную дегенерацию желтого пятна, диабетическую ретинопатию и глаукому. К сожалению, ОКТ-сканирование часто ограничивается специализированными клиниками, поскольку настольные устройства громоздки и для работы требуется обученный офтальмолог.
Автоматизируя весь процесс визуализации и доставив сканер пациенту, исследователи Duke надеются сделать регулярные проверки зрения на основе ОКТ доступными для всех. Автоматизированное рабочее пространство OCT включает две 3D-камеры слева и справа от манипулятора. 3D-камеры помогают расположить сканер OCT, установленный на манипуляторе робота, перед глазами. Когда роботизированная рука оказывается в непосредственной близости от глаза, более чувствительные камеры на руке точно выравнивают ОКТ-сканер со зрачком. Если пациент двигает головой, роботизированная рука использует технологию активного отслеживания, чтобы сканер находился на одном уровне со зрачком.
По словам ведущего автора Марка Драелоса, «роботизированная рука дает нам гибкость портативных ОКТ-сканеров, но нам не нужно беспокоиться о треморе оператора. Если человек движется, робот движется вместе с ним. Пока сканер выровнен в пределах сантиметра от того места, где он должен находиться на вашем зрачке, он может получить изображение, не уступающее настольному сканеру ».
Сканирование каждого глаза выполняется менее чем за 10 секунд, а весь процесс выравнивания, сканирования и визуализации занимает около 50 секунд.
Исследователи Duke разработали головки для сканирования передней части (роговицы) и сетчатки глаза с активным отслеживанием для демонстрации концепции. Во-первых, они охарактеризовали качество изображения для каждой из сканирующих головок ОКТ с помощью оптического моделирования. Затем они измерили способность активного отслеживания сканирующих головок с фантомами и с отдельно стоящими людьми.
Обе сканирующие головки выдавали изображения, которых было достаточно для исследования роговицы и сетчатки. Обе головы также продемонстрировали точность активного отслеживания фантомов и отдельно стоящих людей, которые «удовлетворили» их потребности в прицеливании, с остаточными артефактами движения, исправленными при обработке после сканирования.
Наконец, исследователи полностью исключили оператора и протестировали полностью автономную ОКТ-визуализацию роговицы и сетчатки с пятью отдельно стоящими людьми со здоровыми глазами. Результаты снова были положительными, с четким изображением роговицы и сетчатки глаза. Эксперт-рецензент оценил качество изображений при полностью автоматизированном сканировании и определил, что производительность сканера Duke сопоставима с текущими настольными системами OCT.
Хотя демонстрации и обзор экспертов обнадеживают, исследователи признают, что самые большие ограничения их автономной системы сканирования OCT — это разрешение изображения и, в частности, для сканирования сетчатки глаза — небольшое поле зрения. Сейчас команда сосредоточена на доработке сканера и рассматривает внедрение технологии в отделениях первичной медико-санитарной помощи и отделениях неотложной помощи как «следующий логический шаг».
Поделиться
Источник