USC研究者、鼓膜に挑むOCT

September, 6, 2024, Los Angels--米国南カリフォルニア大学(USC)のBrian Applegateが率いる研究チームは、光干渉断層撮影法(OCT)を装着し、より広く、より深く見るように設計された耳鏡を開発した(J. Biomed. Opt., doi: 10.1117/1.JBO.29.8.086005)。
臨床実験では、研究チームのハンドヘルドOCTデバイス(3年前に発表されたデバイス(Biomed. Opt. Express, doi: 10.1364/BOE.430935)の新しいバージョン)は、鼓膜(TM)の3D構造を画像化できるだけでなく、鼓膜の下の中耳(ME)の構造を垣間見ることができると報告されている。研究チームは、その耳鏡が「聴覚クリニックのワークフローに容易に適合し、TMおよびME疾患の診断と管理のための新しい関連情報を提供できる」と考えている。

目から耳まで
干渉法に基づくツールであるOCTは、超音波の臨床像と同様の臨床像を提供し、深部の層からのエコーから2D断面画像が連続的に構築される。しかし、OCTでは、「エコー」は超短パルスレーザによって送られる光のエコーであり、はるかに細かいスケールで特徴の描写が可能になる。もともとは1980年代に網膜のイメージングのために開発されたこの技術は、それ以来、光学検査に革命をもたらし、医学、産業、さらには芸術保存における他の様々な用途に拡大した。

OCTをTMと中耳のイメージングに活用しようとする研究者の取り組みは、2000年代初頭にさかのぼる。それ以来、多くの行動は、日常的な臨床使用のために十分に小さく、柔軟性があり、扱いやすいデバイスを目指して努力してきた。2021年の研究では、新しい研究の背後にあるUSCチームは、このようなハンドヘルドOCT耳鏡を導入し、数人のボランティアの非臨床試験で試した。チームの新しい研究では、デバイスを実際の臨床実装に近づけるためにいくつかの改造が導入され、聴覚クリニックの多数の患者を対象とした試験で耳のイメージング力が実証された。

OCT + ビデオ
新しい論文で紹介されているデバイスは、Insight Photonics Solutions, Inc.の特注波長掃引型レーザチップから始まり、出力は分割され、エネルギーの90%が干渉計サンプルアーム(イメージングデバイス)に送られ、10%がレファランスアームに送られる。デバイスからの後方反射光は、レファランスアーム光と組み合わされてバランストフォトディテクタに送られ、その後、信号は処理のためにコンピュータにルーティングされる。

OCT光に加えて、耳鏡は反射したRGB光をCMOSセンサでキャプチャし、直接コンピュータに送信するため、OCTイメージングを補完する標準のビデオ耳鏡画像が可能になる。ハンドヘルドデバイスを制御するための電子機器は、回転式の内視鏡カートに収まり、ハンドヘルドデバイスの起動は臨床医がフットペダルを使用して制御する。

OCT耳鏡は、横方向の分解能が38µm、軸方向の分解能が33.4µm。研究チームは、2021 年の設計から光学系を微調整して、直径 7.4 mm のはるかに広い視野 (FOV) を可能にした。さらに、FOVが大きいために起こりうる収差を補正するためのコンピュータアルゴリズムで物事を締めくくった。

耳の病理を覗き込む
研究チームは、USCケック病院(USC Keck Hospital)の聴覚クリニックで100人の患者を対象とした臨床研究で、OCT耳鏡の最新の繰り返しをテストした。チームは、この機器が健康な鼓膜のより詳細な画像を提供するだけでなく、従来の耳鏡検査では検出が難しい多くの微妙な病状や臨床徴候を明らかにすることができることを確認した。これらには、TMの炎症のいくつかの形態、穿孔された鼓膜の治癒過程監視が含まれる。TMの「リトラクトポケット」(弛緩部陥凹)と中耳のエアポケット(空洞部分)。およびその他の例。

USCチームによると、OCT耳鏡の操作は「十分に簡単」で、「1人の人間が数秒から数分で患者から一連の画像を収集できる」ため、ケック病院の試験は「クリニック内のワークフローを中断することなく」行うことができる。チームは、この調査結果が、耳の健康と聴覚障害の領域において「ハンドヘルドOCTが有用な臨床ツールである能力をさらに実証する」と考えている。