Американские ученые расширили возможности прибора для визуализации среднего уха (отоскопа), использовав вместо видимого света коротковолновое инфракрасное излучение. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of theNational Academy of Sciences.

Воспаление среднего уха — средний отит — одно из самых распространенных ЛОР-заболеваний (уступает только инфекциям верхних дыхательных путей), особенно в детском возрасте. Его основные проявления — боль и скопление жидкости во внутреннем ухе. Только в США подобный диагноз ставят примерно восьми миллионам детей ежегодно. В настоящее время основным методом диагностики среднего отита служит пневмоотоскопия —визуализация барабанной перепонки и находящихся под ней структур среднего уха видимым или околоинфракрасным светом с длиной волны от 400 до 1000 нанометров. Такой свет хорошо поглощается, отражается и рассеивается тканями, поэтому несмотря наполупрозрачность барабанной перепонки он позволяет увидеть лишь несколько миллиметров за ней и не дает четкого изображения. Из-за этого диагноз среднего отита ставится правильно лишь в 51 проценте случаев (статистика американская). Это ведет к частому назначению ненужных антибиотиков и, как следствие,распространению устойчивости к ним бактерий.

Уровень жидкости в среднем ухе в видимом (сверху) и коротковолновом инфракрасном свете. Jessica A. Carr et al., PNAS, 2016

Устройство и внешний вид прибора. Jessica A. Carr et al., PNAS, 2016

Сотрудники Массачусетского технологического института и Университета Коннектикута создали аналогичное отоскопу устройство, в котором вместо видимого света используется коротковолновое инфракрасное излучение с длиной волны от 900 до 1700 нанометров. В этот диапазон входят спектры поглощения воды, липидов и коллагена, что облегчает их визуализацию. Кроме того, при увеличении длины волны излучение меньше поглощается и рассеивается,позволяя четко увидеть более глубокие структуры среднего уха.

Более высокие разрешающую способность и глубину визуализации нового прибора по сравнению со стандартным подтвердили в пилотном эксперименте с участием 10 человек. Ученым удалось рассмотреть такие структуры среднего уха,как цепь косточек, мыс улитки, ниша круглого окна и барабанная струна. Возможность инфракрасного отоскопа четко визуализировать уровень жидкости (основной объективный симптом среднего отита) успешно проверили на модели среднего уха. В настоящее время ученые испытывают устройство на педиатрических пациентах.

Структуры среднего уха в видимом (сверху) и коротковолновом инфракрасном свете. Jessica A. Carr et al., PNAS, 2016

По словам одной из авторов разработки Джессики Карр (JessicaCarr), инфракрасный отоскоп по внешнему виду, габаритам и принципу использования мало отличается от стандартных приборов, и врачам не придется долго привыкать к работе с ним.

В последнее время проводятся эксперименты по применению коротковолнового инфракрасного излучения для визуализации злокачественных новообразований, ожогов, гематом, нарушений кровоснабжения кишечника, а также определения стабильных и нестабильных атеросклеротических бляшек в артериях. Ранее этому препятствовала высокая стоимость технологии и ограничения, связанные с ее военным применением. Однако в последнее время число разновидностей коротковолновых инфракрасных датчиков резко возросло (они, к примеру, используются в беспилотных автомобилях), что на порядок снизило их цены с 2010 года и привело к созданию легких и компактных устройств. Один из таких датчиков нашел применение в новом отоскопе.

Автор: Олег Лищук