Korekta światła – od teleskopu do siatkówki
Technologia adaptacyjnej optyki (AO), znana z astronomii, została zaprojektowana po to, by eliminować zniekształcenia obrazu spowodowane przez atmosferę. Zastosowanie tego samego podejścia w okulistyce ujawnia, że także ludzkie oko – poprzez soczewkę, rogówkę, tęczówkę czy film łzowy – deformuje fale świetlne wracające z siatkówki. Bez korekcji AO standardowe techniki obrazowania, takie jak OCT lub SLO, osiągają rozdzielczość ok. 20 mikrometrów, co uniemożliwia rejestrowanie pojedynczych komórek.
Jak działa adaptacyjna optyka w oku?
AO w okulistyce to złożony system optyczny. Fale świetlne odbite od siatkówki są analizowane przez czujnik (np. Hartmanna–Shacka), który wykrywa deformacje. Następnie deformowalne lusterko koryguje te zaburzenia w czasie rzeczywistym, działając nawet kilkaset razy na sekundę. W efekcie możliwe staje się uzyskanie obrazu z rozdzielczością do 2 mikrometrów – co pozwala na obserwację pojedynczych czopków, pręcików i struktur naczyniowych.
Co pozwala zobaczyć adaptacyjna optyka?
Systemy AO, w tym AOSLO (adaptive optics scanning light ophthalmoscopy), umożliwiają obserwację struktury siatkówki z niespotykaną dotąd precyzją. Widać mozaikę czopków odpowiedzialnych za widzenie barw, romby pręcików, a nawet komórki nabłonka barwnikowego i włókna nerwowe. W niektórych przypadkach możliwa jest wizualizacja pojedynczych erytrocytów w naczyniach kapilarnych – i to bez konieczności użycia kontrastu.
Znaczenie kliniczne
AO otwiera nowe możliwości w diagnostyce wielu chorób oczu. Umożliwia wykrycie subtelnych zmian w strukturze siatkówki na poziomie komórkowym – wcześniej niż mogą to zrobić konwencjonalne narzędzia. U pacjentów z cukrzycą można zaobserwować ubytki w mozaice czopków, mimo że poziom HbA1c pozostaje w normie. Podobnie w jaskrze, AMD czy retinopatiach wczesne objawy są widoczne na długo przed wystąpieniem klinicznych symptomów.
Etap technologiczny i integracje
Pierwsze systemy AO – takie jak rtx1 – osiągały rozdzielczość powierzchniową 2–4 mikrometrów. Ich rozwój doprowadził do powstania hybrydowych technologii łączących AO z OCT i angiografią (AO-OCT, AO-OCTA). Pozwala to uzyskać trójwymiarowy obraz siatkówki z poziomem szczegółowości porównywalnym z preparatem histologicznym.
Wyzwania wdrożeniowe
Największą przeszkodą w powszechnym zastosowaniu AO jest koszt – zarówno sprzętu, jak i oprogramowania. Systemy wymagają deformowalnych luster, precyzyjnych sensorów i dużej mocy obliczeniowej. Dodatkowym ograniczeniem jest niewielkie pole widzenia, które utrudnia obrazowanie dużych obszarów siatkówki. Konieczne są także ustandaryzowane protokoły badań i normy referencyjne.
Nowe kierunki rozwoju
Współczesne badania koncentrują się na miniaturyzacji i uproszczeniu systemów. Technologia MEMS (mikro-lusterka) oraz zastosowanie sztucznej inteligencji w analizie obrazów mają na celu stworzenie kompaktowych, tańszych rozwiązań. Zintegrowane systemy AO-OCT-OCTA są już testowane jako narzędzia do jednoczesnego obrazowania strukturalnego i funkcjonalnego.
Bibliografia
- Iftimia, N., & Patel, A. (2024). High-Resolution Retinal Imaging: Technology Overview and Applications. Photonics, 11(6), 522.
- Roorda, A., & Zhang, Y. (2015). Adaptive Optics Ophthalmoscopy: A Review. Annual Review of Vision Science.
- Chui, T. Y. P., et al. (2016). Human Retinal Microvascular Imaging Using Adaptive Optics Scanning Light Ophthalmoscopy. International Journal of Retina and Vitreous, 2, 11.
- Chui, T. Y. P., et al. (2016). Human Retinal Microvascular Imaging Using Adaptive Optics Scanning Light Ophthalmoscopy. International Journal of Retina and Vitreous, 2, 11.
- Morphologic and Functional Assessment of Photoreceptors in Laser-Based AO Imaging. Journal of Neuroscience Research (2024).
- Reumueller, A., Wassermann, L., Salas, M., Karantonis, M. G., Sacu, S., Georgopoulos, M., … Schmidt-Erfurth, U. (2019). Morphologic and Functional Assessment of Photoreceptors After Macula-Off Retinal Detachment With Adaptive-Optics OCT and Microperimetry. American Journal of Ophthalmology, 214, 72–85.
- Engin Akyol, A. M. Hagag, S. Sivaprasad, & A. J. Lotery (2021). Adaptive optics: principles and applications in ophthalmology. Eye, 35, 244–264.
- Mujat, M., Ferguson, R. D., & Iftimia, N. (2009). Compact Adaptive Optics Line Scanning Ophthalmoscope.