Новая технология для упрощения диагностики нейродегенеративных заболеваний

Новое сочетание оптической когерентной томографии (ОКТ), адаптивной оптики и технологии нейронных сетей должно позволить улучшить диагностику и мониторинг заболеваний глаз и мозга, повреждающих нейроны, таких как глаукома.

Американские инженеры из университета Дьюка возглавили консорциум из нескольких институтов для разработки процесса, который легко и точно отслеживает изменения в количестве и форме ганглиозных клеток сетчатки глаза.

Эта работа представлена в статье, опубликованной в журнале Optica.

Ганглиозные клетки являются одними из основных нейронов в глазу, которые обрабатывают и передают зрительную информацию в мозг. При многих нейродегенеративных заболеваниях, таких как глаукома, ганглиозные клетки дегенерируют и исчезают, что приводит к необратимой слепоте. Традиционно для диагностики и отслеживания прогрессирования глаукомы и других глазных заболеваний исследователи используют ОКТ - технологию визуализации, похожую на ультразвук, в которой вместо звука используется свет. Но хотя этот метод достаточно чувствителен, чтобы показать толщину слоя клеток, он не может выявить отдельные ганглиозные клетки. Это препятствует ранней диагностике или быстрому отслеживанию прогрессирования заболевания, поскольку большое количество ганглиозных клеток должно исчезнуть, прежде чем врачи смогут увидеть изменения в толщине.

Недавно разработанная технология под названием ОКТ с адаптивной оптикой позволяет получать изображения, достаточно чувствительные для просмотра отдельных ганглиозных клеток. Адаптивная оптика - это технология, которая минимизирует влияние оптических аберраций, возникающих при исследовании глаза, которые являются основным ограничивающим фактором в достижении высокого разрешения при ОКТ-изображении.

Такое высокое разрешение облегчает диагностику нейродегенеративных заболеваний. Но при этом генерируется такой большой объем данных, что анализ изображений стал основным препятствием для широкого использования этой потенциально революционной технологии в исследованиях глаз и мозга. Для решения этой проблемы ученые разработали алгоритм глубокого обучения, получивший название WeakGCSeg, который впервые идентифицирует и прослеживает форму ганглиозных клеток по снимкам ОКТ с адаптивной оптикой.

Система с успехом диагностирует дегенерацию клеток при глаукоме, теперь ученые надеются распространить действие WeakGCSeg на различные типы клеток, например, фоторецепторы, и заболевания глаз, такие как пигментный ретинит и другие наследственные заболевания сетчатки.

WeakGCSeg также имеет потенциал для улучшения диагностики и отслеживания прогрессирования неврологических заболеваний. Предыдущие исследования показали, что изменения в слое ганглиозных клеток связаны с различными заболеваниями центральной нервной системы, такими как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз. С помощью новой методики ученые смогут продолжить изучение этой связи и потенциально обнаружить полезные биомаркеры для улучшения диагностики и лечения этих и других нейродегенеративных заболеваний.