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Warum sollten Sie ein Astronom Vielen zur Verhütung von Blindheit

2015-06-22 1
   
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résuméWir sind, wie Carl Sagan sagte einst, aus Stern-Material-und jetzt, Ihr Arzt eine Technologie für das Studium der Sterne gestaltet verwenden kann das Innenleben Ihrer Augen zu untersuchen. Hier ist, wie es funktioniert-und eines Tages könnten Sie von
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Warum sollten Sie ein Astronom Vielen zur Verhütung von Blindheit

Wir sind, wie Carl Sagan sagte einst, aus Stern-Material-und jetzt, Ihr Arzt eine Technologie für das Studium der Sterne gestaltet verwenden kann das Innenleben Ihrer Augen zu untersuchen. Hier ist, wie es funktioniert-und eines Tages könnten Sie von Blindheit speichern.

Astronomen benutzen eine Technologie, die adaptive Optik genannt in Bilder von Teleskopen erfasst zu korrigieren zu verwischen. Das System funktioniert durch Kippen, Drehen und Biegen Teleskop-Spiegeln Verzerrungen im Licht von fernen Sternen zu korrigieren. Nun kann eine Miniatur-Version helfen Ophthalmologen in Bildern des Auges korrekt zu verwischen und enthüllt mikroskopischen Details, dass die Ärzte nicht, bevor sie in lebenden Patienten sehen konnte.

Adaptive Optik gibt es schon seit Mitte der 2000er Jahre, aber die Hardware hat für die durchschnittliche Klinik zu teuer gewesen. Nun hat ein Team von Forschern, sagt sie Computer-Software entwickelt haben, die die Unschärfe ohne zusätzliche Hardware zu korrigieren. University of Illinois Arzt und Ingenieur Stephen Boppart und seine Kollegen veröffentlichten ein Papier über ihre neue Technik in der Zeitschrift Nature Photonics.

Sehen die Retina

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Spaltlampenprüfung. Bildquelle: Mike Blyth via Wikimedia Commons

Es ist ein vertrauter Bestandteil der meisten Augenuntersuchungen: Der Augenarzt ein helles Licht in die Augen leuchtet während sie durch ein Instrument Peering ein Ophthalmoskop genannt. Die Lampe und die Vergrößerung des Augenspiegel geben Sie Ihrem Arzt einen anständigen Blick in das Auge, den ganzen Weg zurück zu Ihrer Netzhaut, die Schicht von Zellen auf der Rückseite des Auges. Die Zellen in der Netzhaut Licht in Nervensignale übertragen und dann diese Signale an das Gehirn senden.

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Ihr Augenarzt kann auch eine fortgeschrittene Technik der optischen Kohärenztomographie (OCT) genannt verwenden, die Ihre Retinae Low-Power-Laser Bild verwendet. Es ist eines jener Teile der Augenuntersuchung, dass Sie Ihr Gesicht in einer Kinnstütze zu setzen erfordert, die aussieht wie es zu Hause in einer mittelalterlichen Folterkammer wäre, aber es ist schmerzlos und in der Regel ziemlich schnell. Darüber hinaus gibt es Laser, die Kühler etwas machen.

Oktober ist die beste Technologie für retinale Prüfungen im Moment zur Verfügung, und es kann eine ziemlich detaillierte Ansicht der Netzhaut, mit einer Auflösung von 5 auf 10 Mikrometer liefern. Es ist eine gute Möglichkeit, auf Anzeichen von Problemen wie Makuladegeneration zu suchen, zum Beispiel. Es gibt Ihrem Arzt einen Querschnitt der Netzhaut, die wie folgt aussehen.

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Oktober Querschnitt eines Retina. Bild - Kredit: medOCT-Gruppe, Institut für Medizinische Physik, Universität Wien.

Aber auch mit Oktober, ist es schwer für Ärzte einige der kleinsten Strukturen im Auge, um zu sehen, die frühe Hinweise auf Krankheiten bieten könnte, die Ihre Vision beeinträchtigen könnten. Selbst die geringste Bewegung während des Scanvorgangs kann ein OCT-Bild verwischen, und das menschliche Auge ist in ständiger Bewegung. Einfach mal den Kopf ruhig zu halten und konzentrieren den Blick auf etwas, stationär, wie ein Gemälde an der Wand. Sie mögen denken, die Augen ganz still sind, aber sie machen immer noch winzige Bewegungen Sakkaden genannt, die Szene für neue Details zu scannen und im Fokus behalten.

Also auch OAT können Ophthalmologen nicht konzentrieren sich auf einzelne Zellen in der Netzhaut. "Das Auge war schon immer ein bisschen eine Herausforderung zu Bild gewesen", sagte Boppart in einer Pressemitteilung. "Es ist ein sehr kompliziertes Organ. Es gibt viele mikroskopisch kleine Strukturen, die schwer zu sehen. "

Warum Ärzte müssen einen genaueren Blick

Das ist bedauerlich, weil viele der Krankheiten, die Ihre Vision beginnen als mikroskopisch kleine Probleme in der Netzhaut bedrohen können. Zum Beispiel Makula - Degeneration ist eine der Hauptursachen für den Verlust des Sehvermögens, vor allem bei älteren Erwachsenen, und es beginnt mit dem Tod von lichtempfindlichen Zellen Stäbchen und Zapfen um einen Platz in der Nähe der Mitte der Netzhaut genannt, die Makula genannt.

Wenn Ärzte an einzelnen Zellen sehen können und sehen, wie sie sterben, könnten sie die Krankheit früher in ihrer Entwicklung zu fangen, den Patienten eine bessere Chance auf Behandlung geben. Das ist nicht möglich, mit Oktober allein, obwohl, so dass Ärzte für andere Anzeichen der Krankheit zu warten.

"Sie können nicht auf den Photorezeptoren schauen direkt und beobachten sie bei Makuladegeneration, beispielsweise absterben. Sie müssen nur raten, was los ist ", sagte University of Illinois Student Friedrich Süd, ein Co-Autor des neu erschienenen Forschung, in einer Pressemitteilung. Er fügte hinzu: "Es ist möglich, könnte die adaptive Optik in diesen realen Anwendungen zu nutzen, sowohl für die Diagnose von Krankheiten und Verfolgung der Behandlung."

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Die Makula (dunkler Fleck in der Mitte) und Sehnerv (hellgrün Ort). Bildquelle: Hey Paul via Flickr

Die Netzhaut kann auch sagen, die Ärzte über die Gesundheit des gesamten Nervensystems. Nerves bilden die gesamte oberste Schicht der Netzhaut, was bedeutet, dass Sie Ihren Arzt tatsächlich in die Augen schauen kann ein Teil des Nervensystems zu sehen. Zum Beispiel können Ärzte auf frühe Anzeichen an den Nerven in der Netzhaut aussehen multipler Sklerose , die das Myelin Auskleidung um die Nerven bricht. Natürlich erfordert, dass eine mikroskopische Ansicht von Nerven und Zellen in der Netzhaut, die mit Oktober allein nicht wirklich möglich ist.

Deshalb Boppart und seine Kollegen an der adaptiven Optik gedreht. Aber warum sollten Augenärzte wollen eine Technologie, die die Zuständigkeit der Astronomen war?

Verschwommen Sterne

Blick auf den Himmel in einer klaren Nacht, und Sie werden sehen, Sterne funkelten gegen die Dunkelheit. Natürlich Sterne erscheinen nur, weil die Erdatmosphäre zu blitzen verwischt und ihr Licht verzerrt. Erdatmosphäre ist in ständiger, turbulente Bewegung, und das ist genug, um Lichtwellen zu biegen die Schichten der Luft, die durch.

"Diese Turbulenzen bewirkt , dass die Sterne in einer Art und Weise zu blitzen , die Dichter aber frustriert Astronomen erfreut" , das schrieb European Southern Observatory " , da es die feinsten Details des Kosmos verwischt."

Zur Korrektur der Unschärfe, moderne astronomische Teleskope verwenden adaptive Optik: Spiegel, die kippen, drehen und biegen, unter der Kontrolle von Computern, die Korrekturen für die Atmosphäre der Unschärfeeffekt berechnen. Denn das Unschärfeeffekt ändert sich ständig, erfordern diese Korrekturen einen konstanten Strom von Berechnungen und Spiegeleinstellungen.

sie richtig zu machen, müssen die Computer einen hellen Bezugspunkt in den Himmel. Ein heller Stern oder Planeten wird es tun, wenn es einen in der Nähe der Abschnitt des Himmels Astronomen ist beobachten wollen, aber einige Observatorien Feuer auch High-Power-Laser-Lichtstrahlen nach oben in der oberen Erdatmosphäre, künstliche Sterne zu schaffen für die Computer zu verweisen. Als Nebeneffekt, Observatorien Brennen High-Power-Laser in den Himmel ziemlich erstaunlich aussehen.

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Künstlerische Darstellung der adaptiven Optik Referenzlaser. Bild - Kredit: European Southern Observatory.

Es ist keine neue Idee. Das US-Militär arbeitete auf adaptive Optik Systeme während des Kalten Krieges, in der Hoffnung es eine präzisere Art und Weise sowjetischen Satelliten zu verfolgen bieten würde. Science - Fiction - Autor Poul Anderson erwähnt auch die Technologie in seinem 1970 Roman Tau Zero entfernt . Adaptive Optik hat nicht wirklich weg für reale Astronomen bis in die 1990er Jahre, jedoch, wenn die Computer schließlich genug ausführen, um die schnelle, komplexe Berechnungen gefangen erforderlich ist, um die Korrekturen in Echtzeit vornehmen.

Und es funktioniert wunderbar. Adaptive Optik lässt erdgebundene Teleskope erfassen Bilder fast so klar und scharf, wie sie zurück auf die Erde von Weltraumteleskopen-für einen Bruchteil der Kosten für die Entsendung einer Beobachtungsstelle in die Umlaufbahn geschickt. Sie können den Unterschied erkennen.

Warum sollten Sie ein Astronom Vielen zur Verhütung von Blindheit

Korrektur mit adaptiver Optik. Bildquelle: European Southern Observatory

Spiegel und Linsen helfen Korrektur verzerrter Lichtstrahlen von Ihrem Netzhaut reflektiert auch die Schaffung viel klarere Bilder als ohne adaptive Optik möglich wäre. Es war ziemlich erfolgreich, vor allem in der Forschung; zum ersten Mal, könnte Ärzte tatsächlich sehen, Kegel-Zellen, die das Farbsehen in einem lebenden Patienten zu ermöglichen.

Boppart und sein Team Anspruch, dass ihre neue Rechen adaptive Optik wird die Technologie zugänglicher zu Kliniken machen, weil es weniger teuer sein wird als Hardware-basierte adaptive Optik. Ihre Methode werden einige Hardware-Updates benötigen, vor allem für ältere Oktober Ausrüstung, um sicherzustellen, dass es mit der Software kompatibel ist, und es ist noch nicht klar, wie teuer diese Updates-oder die Software selbst-wäre.

So ist die neue Technik sieht vielversprechend aus, aber wir können ... zu warten und zu sehen.

Oberes Bild: Retina. Bildquelle: Ku C. Yong et al über Biomed Central.

[ Nature Photonics ]

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