В современной медицине для определения и анализа раковых образований требуется извлечение живых тканей организма человека или биопсии с последующим изучением таких образцов под микроскопом. С первого раза не всегда удаётся определить участок для исследования и пациентам приходиться повторять болезненную и дорогостоящую процедуру, что также замедляет диагностирование болезни.
Чтобы ускорить процесс диагностирования, компания LLTech (Париж, Франция) разрабатывает компактный ручной эндоскоп, который позволит хирургам и патологам дистанционно изучать ткани на клеточном уровне. LLTech адаптировала технологию оптической когерентной томографии (ОКТ) для ручного применения. В основе устройства лежит интерферометр, в котором образец подсвечивается низко когерентным источником света, таким как галогенная лампа. Но в отличие от аналогов, прибор не использует каких-либо сканирующих элементов для построения изображения, что позволяет увеличить скорость получения информации и упрощает устройство.
Отражённый от образца свет взаимодействует со светом от колеблющегося зеркала и образует интерференционный узор. Линейная комбинация, по крайней мере, двух таких узоров позволяет получить изображение в градациях серого. Картина среза ткани толщиной всего 1 мкм открывает клеточную структуру без необходимости хирургического вмешательства. Трёхмерный срез возможно получить методом комбинации множества двухмерных слоёв, смещенных относительно одной оси.
Основной трудностью на пути реализации столь амбициозного проекта, стал поиск подходящего сенсора для захвата полученной картинки с очень высокой скоростью и сохранением хорошей чёткости. Требование обусловлено, в том числе, вероятностью комплекса различных искажений, вследствие движения как пациента, так и врача, что несомненно может отразиться на качестве полученного изображения.
Для выполнения этой задачи, LLTech обратилась к компании CMOSIS для создания специального КМОП-сенсора. Эта матрица, разрешением 1440х1440 пикселей по 12 мкм каждый, способна снимать до 700 кадров в секунду при разрядности в 10 бит на пиксель. Главной особенностью сенсора является его чувствительность, которая при глубине квантовой ямы приблизительно в 1,6 миллиона электронов на каждый пиксель, позволяет добиться действительно выдающихся результатов. С его низким уровнем дробового шума, линейным откликом и широким динамическим диапазоном этот сенсор позволяет фиксировать сверхмалые вариации сигнала в ярких картинках при очень большой кадровой частоте.
Врач помещает наконечник инструмента на поверхность исследуемых тканей, что позволяет получить двухмерные изображения на глубине от 20 до 100 микрон в зависимости от применяемой оптики. При пространственном разрешении изображений в 1 микрон, могут быть исследованы такие микроструктуры как сосуды, железы или даже отдельные клетки размером 5-10 микрон в диаметре. Подобные исследования невозможно проводить, используя современные приборы ОКТ.
