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新的成像设备可以帮助检测阿尔茨海默氏病的早期生物标记

杜克大学(Duke University)的生物医学工程师设计了一种新型成像设备,能够测量眼后视网膜各层的厚度和纹理。

该进展可用于检测阿尔茨海默氏病的生物标记物,可能为该疾病提供广泛的早期预警系统。

结果于5月13日在线发表在《科学报告》杂志上。

先前的研究已经看到阿尔茨海默氏症患者的视网膜变薄,但是通过在测量中添加光散射技术,我们发现视网膜神经纤维层也更粗糙,更混乱。

我们的希望是,我们可以利用这种见识来创建一种既简单又便宜的筛查设备,该设备不仅可以在您的医生办公室使用,还可以在您当地的药房等地方使用。”

杜克大学生物医学工程教授Adam Wax

目前仅在患者开始表现出认知能力减退症状后才诊断阿尔茨海默氏病。即便如此,要明确确定阿尔茨海默病的病因,唯一的方法就是进行昂贵的MRI和PET扫描或通过尸检。

但是,如果可以通过药物和精神锻炼等早期干预措施来阻止疾病进展,则患者的生活质量将大大提高。这就是为什么研究人员正在寻找可以用作该疾病预警信号的生物标志物的原因。

这种潜在的生物标记物之一来自视网膜,它实际上是大脑和中枢神经系统一部分的延伸。先前的研究表明,阿尔茨海默氏病会引起视网膜结构改变,最明显的是视网膜内层变薄。

Wax说:“视网膜可以很容易地进入大脑,并且视网膜变薄可以指示神经组织数量的减少,这意味着存在老年痴呆症。”

然而,其他疾病,例如青光眼和帕金森氏病,也可能导致视网膜变薄。不一致的测试结果也可能来自这些类型的测量中最常用的机器,光学相干断层扫描(OCT)设备以及研究人员如何使用它们之间的差异。

在新论文中,Wax和他的研究生Ge Song表明,阿尔茨海默氏病小鼠模型的视网膜中最顶层的神经元在结构上发生了变化。结合有关该层厚度变化的数据,新的测量结果可能被证明是阿尔茨海默氏症更容易获得的生物标志物。

宋说:“我们的新方法可以测量视网膜内神经纤维层的粗糙度或质地。” “它可以提供一种快速直接的方法来测量由阿尔茨海默氏病引起的结构变化,这种变化作为疾病的生物标志物具有很大的潜力。”

OCT是超声的光学类似物。它的工作原理是将光波发送到组织中,并测量它们返回所需的时间。尽管它是一种通常用于进行各种诊断的极其有用的成像技术,但它有局限性。

为了收集更多数据,Wax和Song添加了一种称为角度分辨低相干干涉测量(a / LCI)的测量,该测量使用散射光的角度收集有关组织结构的更多信息。通过将这两个测量值结合起来,研究人员可以提取有关视网膜每一层的厚度和结构信息。

Song说:“ a / LCI测量补充了厚度测量,从而提高了用于阿尔茨海默氏病的更多定量生物标记物的潜在效用。” “仅凭OCT,您无法获得有关视网膜的组织和结构信息。您需要两种成像方式。这是关键的创新。”

研究人员现在正在努力将这种附加功能整合到Wax通过一家名为Lumedica的衍生公司开发的低成本OCT系统中。

传统的OCT机器重量超过60磅,占用整个桌子的成本在50,000至120,000美元之间,而Wax的设计重4磅,大约是饭盒的大小,Wax预计将以不到15,000美元的价格出售。

Wax设计的关键是3D打印的零件,该零件使用对称性来补偿由于温度微妙变化而导致的传统OCT设备中可能出现的机械不一致。Song还一直在研究3D打印的旋转棱镜,从而允许a / LCI扫描整个视网膜。

“我们很高兴,因为这项研究显示了在简单筛查传统视网膜疾病之外使用低成本OCT技术的新方法,” Wax说。“如果我们可以将这些设备用作了解神经退行性疾病早期迹象的窗口,也许我们可以帮助人们在为时过早之前就进行早期干预治疗。”

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