伊利諾斯大學(xué)研究人員新發(fā)明的醫(yī)學(xué)成像儀器的幫助下,醫(yī)生們已經(jīng)能夠一瞥鼓膜后的結(jié)構(gòu)以更好地診斷和治療慢性耳部感染。這個(gè)儀器能為初級(jí)保健醫(yī)師們引入一套非侵入性的3-D診斷成像工具。

在5月28日的《全國(guó)科學(xué)院學(xué)報(bào)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上,由伊利諾斯大學(xué)電子計(jì)算機(jī)工程的教授Stephen Boppart領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了他們的研究進(jìn)展。耳部感染是兒科醫(yī)生們最常遇到的情況。慢性耳部感染能夠損害聽(tīng)力并常常需要通過(guò)手術(shù)在中耳留置引流管,這些問(wèn)題可能會(huì)一直持續(xù)到成年時(shí)期。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn),患有慢性耳部感染的病人通常在鼓膜后方有一層由細(xì)菌或其他微生物形成的生物膜,這與未清潔牙齒表面的牙菌斑十分相似。這些所謂的生物膜的發(fā)現(xiàn)和檢測(cè)對(duì)于成功地識(shí)別和治療慢性耳部感染是至關(guān)重要的。

Boppart解釋說(shuō):“我們知道在生物膜存在的情況下抗生素常常是不起作用的,因?yàn)榧?xì)菌能通過(guò)它保護(hù)自身并且變得耐藥,在有生物膜存在的慢性耳部感染中,細(xì)菌通常不會(huì)對(duì)常規(guī)抗生素作出反應(yīng),故必須停止用藥。但是如果缺乏探測(cè)生物膜的能力,我們就無(wú)法得知細(xì)菌是否對(duì)治療有反應(yīng)。”然而,對(duì)于中耳生物膜的診斷是相當(dāng)困難的。通過(guò)普通的耳鏡,醫(yī)生只能看到鼓膜的表面,而看不到潛藏在鼓膜后面將要造成感染的帶菌的生物膜。侵入性試驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)樯锬さ拇嬖谔峁┳C據(jù),但是不容易被患者接受而不能常規(guī)應(yīng)用。

這種新型儀器應(yīng)用了一項(xiàng)被稱(chēng)為光學(xué)相干斷層掃描的技術(shù),這是一個(gè)由Boppart的團(tuán)隊(duì)所設(shè)計(jì)的非侵入性成像系統(tǒng)。它使用光線(xiàn)來(lái)收集高分辨三位組織影像,從鼓膜掃描到其后面的生物膜,這與超聲成像十分相似,只是使用的是光線(xiàn)而不是超聲。

文章的第一作者、研究生Cac Nguyen說(shuō)道:“我們向耳道內(nèi)發(fā)射光束,光束通過(guò)鼓膜及其后的生物膜散射和反射,我們通過(guò)測(cè)量反射光并參照基準(zhǔn)光進(jìn)行從而得到深部的結(jié)構(gòu)。”一次掃描是在幾分之一秒內(nèi)完成并成像出鼓膜后面的幾個(gè)毫米——速度對(duì)于處理波動(dòng)的微量來(lái)說(shuō)是必要的。因此,醫(yī)生們不僅能夠看到生物膜,而且能夠知道它的厚度以及其與鼓膜的相對(duì)位置。文章中記錄了第一例使用耳部光學(xué)相干斷層掃描儀器探測(cè)生物膜的病人。為了測(cè)試他們的儀器,研究人員與厄巴納卡爾慈善醫(yī)院的臨床醫(yī)生合作,掃描了患有慢性耳部感染的病人和耳部正常的病人。儀器在所有慢性耳部感染的病人中均發(fā)現(xiàn)了生物膜的存在,而耳部正常的病人均未發(fā)現(xiàn)生物膜存在的跡象。

在基因組生物學(xué)研究所生物工程和內(nèi)科學(xué)系及伊利諾斯大學(xué)貝克曼先進(jìn)科技研究所任職的Boppart說(shuō)道:“我認(rèn)為這是一項(xiàng)目前能滿(mǎn)足醫(yī)生監(jiān)測(cè)慢性耳部感染并尋找更好治療方法的技術(shù),我們可以應(yīng)用不同的抗生素并觀察生物膜的反應(yīng)。”接下來(lái),研究人員計(jì)劃研究不同耳部疾患的病理學(xué),尤其是比較急性和慢性感染,并將調(diào)查生物膜與聽(tīng)力喪失之間的關(guān)系。他們希望改進(jìn)后的診斷法能夠帶來(lái)更好的治療和轉(zhuǎn)診。

研究人員希望將他們目前的手持儀器雛形設(shè)計(jì)得更加袖珍、更易操作和更為廉價(jià)。坐落于紐約斯卡尼阿特勒斯瀑布的器材公司W(wǎng)elch Allyn是國(guó)立衛(wèi)生研究院贊助的這個(gè)項(xiàng)目的合作伙伴。Boppart的團(tuán)隊(duì)和他們的合作伙伴也將為光學(xué)相干斷層掃描成像廣泛應(yīng)用于初級(jí)保健醫(yī)師所檢察的其他部位而努力。耳部成像儀只是團(tuán)隊(duì)計(jì)劃開(kāi)發(fā)的一套基于光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)的成像工具中的第一個(gè)。Boppart說(shuō)道:“所有初級(jí)保健醫(yī)師所要檢察的部位,我們現(xiàn)在都能用更加先進(jìn)的成像技術(shù)來(lái)觀察,有了光學(xué)相干斷層掃描技術(shù),我們能給初級(jí)保健診所帶來(lái)高分辨3-D的數(shù)碼影像,并能夠?qū)崟r(shí)地、深入地、非侵入性地觀察許多的組織結(jié)構(gòu)。”Boppart表示:“隨著醫(yī)學(xué)的高科技化,我們旨在為一線(xiàn)的大夫提供最好的用以早期探測(cè)疾病的技術(shù)。”