I ricercatori hanno sviluppato un modo più rapido per acquisire immagini di tomografia a coerenza ottica endoscopica 3D (OCT). Con ulteriore sviluppo, il nuovo approccio potrebbe essere utile per la diagnosi precoce e la classificazione di un'ampia gamma di malattie.
Il nuovo metodo utilizza approcci computazionali che creano un'immagine 3D completa da dati incompleti. Nella rivista Optical Society Ottica applicata , i ricercatori riferiscono che utili immagini 3D potrebbero essere costruite utilizzando il 40% di dati in meno rispetto ai tradizionali approcci OCT 3D, che ridurrebbe il tempo di imaging del 40%.
L'OCT è una tecnica di imaging biomedico che ha visto un'espansione dell'uso clinico negli ultimi anni grazie alla sua capacità di fornire immagini ad alta risoluzione delle microstrutture tissutali. Oggi, l'imaging endoscopico OCT è abitualmente utilizzato per classificare placche e lesioni nei vasi sanguigni e trova sempre più impiego nella diagnosi delle malattie gastrointestinali.
"Sebbene le immagini OCT 3-D siano molto utili per la diagnosi medica, le quantità significative di dati di imaging che richiedono limitano la velocità di imaging, " ha detto il capo del gruppo di ricerca, Jigang Wu dell'Università Jiao Tong di Shanghai. "Il nostro nuovo metodo risolve questo problema formando immagini 3D da molti meno dati".
Ottenere l'intera immagine
La creazione di immagini OCT 3-D con i metodi attuali richiede un processo ad alta intensità di dati per unire insieme una serie di immagini 2-D scattate con misurazioni uguali. Nel nuovo lavoro, i ricercatori hanno utilizzato un metodo noto come campionamento sparso per acquisire un numero considerevolmente inferiore di immagini 2-D e quindi hanno applicato algoritmi di rilevamento della compressione per riempire le informazioni mancanti necessarie per creare immagini 3-D.
I ricercatori hanno testato il nuovo metodo utilizzando una sonda OCT a scansione magnetica per l'immagine all'interno di una trachea di piccione estratta. La sonda, che il team ha sviluppato in precedenza, utilizza un minuscolo magnete azionato dall'esterno per scansionare a 360 gradi. Il design riduce al minimo i meccanismi di scansione OCT abbastanza da adattarsi a un dispositivo di soli 1,4 millimetri di diametro.
La creazione di immagini 3D di una porzione di 2 millimetri della trachea umana richiederebbe in genere l'imaging ogni 10 micron per ottenere 200 fotogrammi di immagine. Utilizzando un campionamento sparso, i ricercatori hanno acquisito 120 fotogrammi in posizioni casuali che vanno da 0 a 2 millimetri e quindi hanno utilizzato gli algoritmi di rilevamento della compressione per creare immagini 3D.
Verso la clinica
"I nostri test hanno verificato che una quantità notevolmente ridotta di dati sperimentali può essere utilizzata per ricostruire ragionevoli immagini OCT 3-D, " ha detto Wu. "Dopo aver eseguito abbastanza esperimenti per dimostrare che la nostra sonda e il metodo di imaging sono utili per osservare le caratteristiche maligne, la nostra tecnica sarà pronta per gli studi clinici".
I ricercatori intendono utilizzare il loro nuovo approccio per visualizzare ulteriori campioni biologici relativi a malattie specifiche. Hanno anche in programma di migliorare la sonda OCT endoscopica in modo che sia più robusta in una varietà di situazioni e nel contesto del contatto ripetuto con i tessuti biologici.
"Questo lavoro è solo un esempio di applicazione di tecniche computazionali ad applicazioni di imaging, " ha detto Wu. "Ci aspettiamo che approcci simili possano essere utili per migliorare i progetti degli esperimenti e l'acquisizione dei dati per molte modalità di imaging".
