Публикации

В глаза смотрящему: как SWIR-технологии помогают зрению



 В конце 2018 года ученые из Стэнфорда представили новый способ улучшения качества оптической когерентной томографии (ОКТ) — направления диагностической медицины, которое позволяет врачам наблюдать кровеносные сосуды глаза и изучать структуру тканей через специальные приложения.

 Одно из ключевых достоинств ОКТ — безопасность: инфракрасное излучение камеры не вредит органам зрения, а значит, процедуру можно повторять многократно.

Но есть проблема: диагностика затрудняется при отеке роговицы, помутнении глаза и кровоизлияниях.

Этой сложностью отчасти и продиктованы экспериментальные изыскания Стэнфордских исследователей. Их метод строится на добавлении в кровоток золотых наноразмерных призм, в результате чего становятся различимы элементы даже молекулярного уровня.

Потенциально это может привести к созданию комбинированной техники, которая обеспечит структурную и функциональную визуализацию тканей и кровеносных сосудов.

Нанопризмы уже прошли лабораторные испытания: с их помощью ученые визуализировали кровеносные сосуды и опухоли меланомы в ушах мышей.

Оптическая когерентная томография глаз 

Для сравнения опыт повторили без наноразмерных призм, и качественное различие оказалось поразительным. По словам специалистов из Стэнфорда, новый метод значительно упростит обнаружение раковых клеток и анализ их компонентов.

Одним из главных инструментов ОКТ является коротковолновое инфракрасное излучение. Оно же — свет с длиной волны более 1000 нанометров, оно же — SWIR-излучение. Именно это направление развивает Холдинг «Швабе» Госкорпорации Ростех, создавая на своем предприятии - НПО «Орион», отечественную SWIR-камеру.

Камеры этого диапазона отличаются от стандартных тепловизионных тем, что принимают отраженное инфракрасное излучение, а не исходящее от самих объектов. Это дает изображение высокого разрешения без функций дополнительной обработки и усиления.

Видеть насквозь

Технически ОКТ подобен ультразвуковому исследованию, где вместо звуковой волны — световая. Источником излучения является светоизлучающий диод.

В основе методики — различие отражений световых волн посредством структуры тканей, подвергшихся диагностике. Результаты сканирования транслируются на мониторе, где полученные файлы преобразуются в графики.

После прохождения глазных структур на мониторе появляется их изображение, где зоны с высокой отражаемостью имеют красные оттенки, а слабо отражаемые окрашены в холодные тона.

Отсутствие травматичности, радиационного облучения и возрастных ограничений, высокая четкость изображения, обнаружение даже мельчайших изменений в структуре глаза на любой стадии патологического процесса — очевидные преимущества методики, которую берут на вооружение офтальмологи по всему миру.

Совсем скоро, считают эксперты, ОКТ будет взят на вооружение в ежедневной клинической практике, и сейчас важная задача — познакомить с ее возможностями и практическими основами российских врачей.

В этом свете активное применение SWIR-камер в офтальмологии — вопрос ближайшего будущего. Финансисты и маркетологи прогнозируют, что с 2018-го по 2025-й рынок этих устройств будет расти на 7,1% ежегодно.

Конечно, не только медицина поднимет их продажи. У камер SWIR-диапазона применение самое широкое: это и наблюдательные комплексы, и обнаружение замаскированных объектов, и экспертиза качества продуктов питания.

Даже проверка подлинности произведений искусства! Совсем недавно первую полностью отечественную SWIR-камеру испытали в Государственном научно-исследовательском институте реставрации. Разработка Госкорпорации Ростех просканировала икону XVIII века и картину, написанную в 1937 году.

В результате на иконе камера выявила подлинные надписи, перекрытые в свое время новыми слоями красок, а на картине — первоначальный вариант композиции.

Также SWIR-камера Ростеха активно применяется службами МЧС. В составе с дроном такую камеру можно отправлять на поиски людей и транспортных средств, не обращая внимания на плотный дым лесного пожара, плохую погоду или темное время суток.

В условиях звездного неба любые объекты через соответствующую камеру видны особенно четко. Так что от «всевидящего ока» не скроется никто и ничто.

Глаза бехолдера

В свободной продаже SWIR-камеры представлены в основном американскими разработчиками. Такие компании, как Xenics, Raptor photonics, Goodrich, Allied Scientific Pro, Allied Vision Technologies и Sensors Unlimited Inc., заметно доминируют на рынке, в том числе российском.

Чуть скромнее ведут себя производители из Канады, Англии, ряда европейских стран и Японии. Россию на этом поприще можно в принципе назвать совсем новичком.

Особенно если говорить об устройствах, собранных полностью из отечественных компонентов.

Ростех разрабатывал собственную SWIR-камеру около двух лет. Цены на аналоги начинаются от 2,5 миллиона, в то время как стоимость отечественной разработки вдвое ниже. Более того, по прогнозам экспертов отрасли, при серийном производстве стоимость российского изделия может еще снизиться — сразу на 15-20%.

На сегодня разработчик способен производить сотни камер в год. Новинку впервые показали на оружейной выставке «Армия» в 2017 году. С тех пор устройство периодически модернизируют.

Источник: https://naked-science.ru/article/column/v-glaza-smotryashchemu-kak-swir

Контактная информация