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高光谱成像,OCT团队检测阿尔茨海默病的早期生物标志物

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LEUVEN, Belgium, June 2, 2021 — A team of scientists and engineers from Katholieke Universiteit (KU) Leuven, Universitair Ziekenhuis (UZ) Leuven, and the research organization VITO, collaborating with the international research and development group imec, used imec’s hyperspectral snapshot camera, SNAPSCAN, to collect information from 16 spectral bands (460 to 620 nm, 10-nm bandwidth) in a single capture. The potential for retinal imaging to serve as a tool for the early diagnosis of Alzheimer’s disease is the focus of the team’s research, which is specifically exploring retinal imaging techniques to quantify the accumulation of amyloid-beta protein in the brain.

使用Snapscan,团队组合高光谱视网膜成像和OCT创建了两种技术功能的仪器。研究人员在标准的眼底相机顶部安装了高光谱相机。

除了来自16个光谱带的信息之外,系统还能够检测每个蛋白质的波长签名。

借助IMEC的帮助,研究人员建立了对眼底和Snapscan的同时操作,并改编了图像处理软件和校正算法,以实现良好的图像质量和大型视野。接下来,Vito工程师使用机器学习技术来设置和培训可以区分阿尔茨海默病患者和健康个体的分类模型。

在记忆诊所的环境中,患者诊断临床可能的阿尔茨海默病或生物标志物的验证阿尔茨海默病,并控制与高光谱相机的非侵入性视网膜成像。使用OCT也对个体进行成像,以评估视网膜神经纤维层厚度。该模型在使用高光谱和OCT测量时展示了75%至80%,以区分阿尔茨海默氏症和控制,Vito健康单位的前项目经理Patrick de Bover表示。

在KU Leuven的研究组眼科(RGO)负责人的Ingeborg Stalmans教授的实验室组合高光谱和眼底照相机。礼貌的Ku Leuven and IMEC。
在KU Leuven的研究组眼科(RGO)负责人的Ingeborg Stalmans教授的实验室组合高光谱和眼底照相机。礼貌的Ku Leuven and IMEC。
“我们在视网膜中量化了视网膜中的Aβ蛋白质积累高光谱成像并研究了视网膜神经纤维层的变薄 - 神经变性断层扫描的迹象 - “Sophie Lemmens,M.D.说。“通过结合这些测量,我们可以歧视两组。”阿尔茨海默氏症的特点是大脑中Aβ和Tau蛋白的累积。

“这些是蛋白质,也出现在健康的大脑中,”研究员谎言,杰斯·莫蒙斯教授说。“然而,由于细胞衰老和其他疾病导致机制,我们尚未完全理解,生产和清算过程脱离平衡和蛋白质积累。这是解释在阿尔茨海默氏病大脑中所谓的Aβ斑块和Tau缠结形成的假设之一。“

Lemmens说,来自IMEC的紧凑型相机支持快速图像采集。“对于可靠的结果并避免图像中的运动人工制品,重要的是患者不眨眼并将他的眼睛保持在固定位置。由于快照摄像机仅需要几毫秒来收集图像,因此与患者一起使用是可行的。而且,因为只需要来自可见光谱的光,所以使用是安全的。“

将高光谱视网膜成像与OCT结合的仪器可以帮助医生诊断阿尔茨海默病在疾病的前症状阶段,当有效治疗的可能性被认为是最高的。

“专家认为,毒品失败,因为它们在疾病的进展中施用太晚,当太多神经元已经死亡时,”雷梅斯说。“我们认为,如果我们能够在发展症状前诊断10至20年,药物可能会更有效。”她说,该系统最初将用于选择人们在疾病的早期阶段和进行患者分层的临床试验。该团队计划开发更好的硬件和软件以优化眼底相机。

基于模型的测试可能会很快进入市场,因为该设备几乎完全开发,并且已被证明与患者一起使用。据研究人员称,全球几家公司正在采取第一步,以便将技术商业化,包括MONA,是VITO健康单位的旋转。

该研究发表在Alzheimer的研究与疗法www.doi.org/10.1186/s13195-020-00715-1.)。


photonics.com.
2021年6月
词汇表
高光谱成像
通过光谱遥感识别和绘制材料的方法。也称为成像光谱;超微成像。
研究与技术 教育 欧洲 IMEC. ku leuven. 成像 光源 传感器和探测器 相机 眼底相机 机器学习 10月 高光谱成像 生物学学

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