Scientific Highlights in Picture

New physics instrumentation for health care

In vivo endoscopie metoptische coherentietomografie

Met de steeds verder voortschrijdende mogelijkheden om medisch in te grijpen, neemt de behoefte aan betere diagnostiek ook toe. Er zijn veel technieken beschikbaar om in het lichaam te kijken zonder daadwerkelijk het lichaam binnen te hoeven dringen. Elk van deze methoden heeft zijn eigen doordringdiepte, beeldresolutie, en mechanisme dat zorgt voor het contrast op de beelden. Röntgenstraling, beeldvorming met magnetische resonantie (MRI), en ultrasone echografie kijken heel diep in een lichaam, maar hebben een beperkte resolutie. Optische coherentietomografie (OCT) maakt afbeeldingen met een hoge resolutie, tot op een enkele cel, maar kent een doordringdiepte van 1,5 tot 2 milimeter. Door een OCT-katheter in het lichaam te brengen, kan de methode toch gebruikt worden om de epitheellagen van longen en (slok)darm af te beelden. In die lagen ontwikkelen de overgrote meerderheid van kankers.

Interferentietechniek
OCT maakt gebruik van interferentie van breedbandig licht in een Michelson-interferometer. Daarmee kunnen de onderzoekers licht dat via het weefsel reflecteert naar de detector onderzoeken. Deze techniek is de afgelopen jaren fundamenteel verbeterd, waardoor het signaal met een factor honderd of meer toenam bij eenzelfde hoeveelheid licht. Door het spectraal scheiden van het gedetecteerde licht kan de shot noise (een minimale hoeveelheid ruis die altijd aanwezig is) met meer dan twee ordes van grootte worden teruggebracht. Een enkel foton dat via het weefsel reflecteert, is daardoor al op te merken.

Om optimaal gebruik te maken van deze ontwikkeling, die het mogelijk maakt meer dan honderd afbeeldingen per seconde te maken, hebben de onderzoekers van dit programma een katheter ontwikkeld waarin een spiegel meer dan zesduizend omwenteling per minuut maakt om het weefsel te scannen. De katheter bevat een micromotor met een diameter van een millimeter.

In dit filmpje is het gebruik van de katheter in de long van een levende geit te bekijken.

Tumoren breken biologische weefsels af, met name collageen, een belangrijk onderdeel van bindweefsel. Collageen verandert de polarisatie van licht. De OCT-methode registreert ook dergelijke veranderingen in lichtpolarisatie, en kan zo de afbraak van collageen in beeld brengen. In het afgelopen jaar hebben de onderzoekers met ditempty systeem opnamen gemaakt van spierweefsel en pezen. 

 

empty