新しい深光イメージングで病気診断改善

October, 20, 2023, Raleigh--国際的な研究者チームは、セントアンドリュース大学(University of St Andrews)と協力して、眼科、皮膚科、心臓病学、および癌の早期発見におけるアプリケーションに革命をもたらす可能性のある、光イメージングの最も重要な形態の1つである光干渉断層撮影(OCT)で技術的ブレークスルーを達成した。

オーストラリアのアデレード大学、デンマーク工科大学(DTU)の専門家の国際チームが米国の航空宇宙社(Aerospace Corp)とセントアンドリュース大学の物理学と天文学の学者と協力して主導する新しい研究は、病気の診断を改善する可能性がある。

光イメージングにおけるこれまでの進歩は目覚ましいものであった。生物医学イメージングでの使用は、簡素、高解像度の画像情報をリカバーするための使いやすさ、汎用性の比類ない組み合わせにより、過去10年間で新たな高みに達した。しかし、情報を深層から回復するという課題が残っている。深部の情報を不明瞭にする組織内の光散乱による課題である。

OCTは、サンプル内で後方散乱される光に依存している:これは、例えば、光が異なる細胞層間を通過するときに発生する。これは、霧の中で光が散乱し、周囲の空気とは異なる屈折率の水滴からなる自然界でよく知られている現象のようなもので、視界を混乱させる。散乱により、霧を通して見るのが難しくなる。同様に、生体組織の細胞(膜やさらに小さな部分)は光を散乱させるため、イメージングが困難である。実際、深さ1 mm超の深さから識別可能な信号を取得することは、介在する組織からの信号を含む複数の要因のために非常に困難である。

従来の知識では、OCT信号は単一の後方散乱イベントを経た光によって支配されているが、何度も散乱(スクランブル)された光は画像形成に有害である。チームは、このような多重散乱光を選択的に収集することで、特に散乱性の高いサンプルにおいて、深部での画像のコントラストが向上する可能性があるという別の視点を発見した。重要なことに、チームは、光デリバリパスと収集パスを置き換えることによって、最小限の追加光学系でこれを容易に実装する方法を示した。

DTUの論文の筆頭著者、Gavrielle Untrachtは、「われわれの研究結果は、OCTイメージングに関する新しい考え方の始まりとなる可能性がある」とコメントしている。

セントアンドリュース大学物理学・天文学部、Kishan Dholakia教授は、「われわれの研究は光学イメージングの規範を打ち破り、深部で情報を回復するための新しい道を告げると考えている。OCTは、人間の健康に関する有用な情報を得るための世界的に確立された方法であり、われわれのアプローチはこれをさらに強化することができる」と話している。

チームは、そのブレークスルーが慣習に逆らい、深部での画像の回復に段階的な変化をもたらす準備ができていると考えている。この分野で知的財産の付与とIP出願の両方を行うことでさらに強化されており、移転を熱望している。現在のOCT市場は2021年に13億ドルであり、10年後までに3倍になる見込である。