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。這個儀器能為初級保健醫(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《全國科學(xué)院學(xué)報》雜志網(wǎng)絡(luò)版上,由伊利諾斯大學(xué)電子計算機工程的教授Stephen Boppart領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊發(fā)表了他們的研究進展。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力并常常需要通過手術(shù)在中耳留置引流管,這些問題可能會一直持續(xù)到成年時期。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)和檢測對于成功地識別和治療慢性耳部感染是至關(guān)重要的。

Boppart解釋說:“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,因為細菌能通過它保護自身并且變得耐藥,在有生物膜存在的慢性耳部感染中,細菌通常不會對常規(guī)抗生素作出反應(yīng),故必須停止用藥。但是如果缺乏探測生物膜的能力,我們就無法得知細菌是否對治療有反應(yīng)。”然而,對于中耳生物膜的診斷是相當困難的。通過普通的耳鏡,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?zāi)軌驗樯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)用了一項被稱為光學(xué)相干斷層掃描的技術(shù),這是一個由Boppart的團隊所設(shè)計的非侵入性成像系統(tǒng)。它使用光線來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,只是使用的是光線而不是超聲。

文章的第一作者、研究生Cac Nguyen說道:“我們向耳道內(nèi)發(fā)射光束,光束通過鼓膜及其后的生物膜散射和反射,我們通過測量反射光并參照基準光進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毫米——速度對于處理波動的微量來說是必要的。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生物膜的病人。為了測試他們的儀器,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)貝克曼先進科技研究所任職的Boppart說道:“我認為這是一項目前能滿足醫(yī)生監(jiān)測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,研究人員計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)查生物膜與聽力喪失之間的關(guān)系。他們希望改進后的診斷法能夠帶來更好的治療和轉(zhuǎn)診。

研究人員希望將他們目前的手持儀器雛形設(shè)計得更加袖珍、更易操作和更為廉價。坐落于紐約斯卡尼阿特勒斯瀑布的器材公司W(wǎng)elch Allyn是國立衛(wèi)生研究院贊助的這個項目的合作伙伴。Boppart的團隊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)用于初級保健醫(yī)師所檢察的其他部位而努力。耳部成像儀只是團隊計劃開發(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。Boppart說道:“所有初級保健醫(yī)師所要檢察的部位,我們現(xiàn)在都能用更加先進的成像技術(shù)來觀察,有了光學(xué)相干斷層掃描技術(shù),我們能給初級保健診所帶來高分辨3-D的數(shù)碼影像,并能夠?qū)崟r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,我們旨在為一線的大夫提供最好的用以早期探測疾病的技術(shù)。”