Оптична когерентна томографія

The оптична когерентна томографія (OCT) як неінвазивний метод візуалізації використовується в основному в медицині. Різні властивості відображення та розсіювання різних тканин лежать в основі цього методу. Як відносно новий метод, OCT в даний час утверджується у більшій кількості областей застосування.

Що таке оптична когерентна томографія?

Фізичною основою оптичної когерентної томографії є ​​створення інтерференційної картини, коли опорні хвилі накладаються на відбиті хвилі. Вирішальним фактором є когерентна довжина світла.

Довжина когерентності являє собою максимальну різницю в часі проходження між двома світловими променями, що при накладенні все ще дозволяє створити стабільну схему перешкод. Оптична когерентна томографія використовує світло з короткою когерентною довжиною за допомогою інтерферометра для визначення відстаней матеріалів, що розсіюються.

З цією метою в медицині ділянку тіла, що підлягає дослідженню, сканують у точках. Метод дозволяє добре вивчити глибину завдяки великій глибині проникнення (1-3 мм) випромінювання, що використовується в розсіювальній тканині. У той же час також існує велика осьова роздільна здатність при високій вимірювальній швидкості. Оптична когерентна томографія таким чином являє оптичний аналог сонографії.

Функція, ефект та цілі

Метод оптичної когерентної томографії заснований на інтерферометрії білого світла. Він використовує суперпозицію еталонного світла зі відбитим світлом для формування інтерференційної картини. Профіль глибини зразка можна визначити. Для медицини це означає вивчення глибших ділянок тканини, яких неможливо досягти за допомогою звичайної мікроскопії. Два діапазони довжин хвиль особливо цікаві для вимірювань.

З одного боку, це спектральний діапазон на довжині хвилі 800 нм. Цей спектральний діапазон забезпечує хорошу роздільну здатність. З іншого боку, світло з довжиною хвилі 1300 нм проникає особливо глибоко в тканини і дозволяє особливо добре проаналізувати глибину. Сьогодні використовуються два основні методи застосування OCT, системи часових доменів OCT та системи OCT домену Фур’є. В обох системах світло збудження розбивається на опорне та зразкове світло за допомогою інтерферометра, внаслідок чого відбувається відхилення відбитого випромінювання.

Шляхом відхилення проби проби на область обстеження реєструються зображення в розрізі, які об'єднуються для формування загальної записи. Система Time Domain OCT заснована на короткокогерентному широкосмуговому світлі, яке генерує сигнал перешкод лише тоді, коли обидві довжини руки інтерферометра співпадають. Положення опорного дзеркала повинно пройти для визначення амплітуди зворотного розсіювача. Через механічне переміщення дзеркала час, необхідний для відображення, занадто великий, тому цей спосіб не підходить для швидкої обробки зображень.

Альтернативний метод OCT домену Фур'є працює за принципом спектрального розкладання інтерферованого світла. Інформація про всю глибину записується одночасно, і співвідношення сигнал / шум значно покращується. Лазери служать джерелами світла, які поступово сканують деталі тіла, що підлягають огляду. Сфери застосування оптичної когерентної томографії - це насамперед медицина, зокрема, офтальмологія, діагностика раку та шкірні огляди. Різні показники заломлення на інтерфейсах відповідних ділянок тканини визначаються за допомогою інтерференційної картини відбитого світла з еталонним світлом і відображаються у вигляді зображення.

В офтальмології основному досліджується очне дно. Методи змагань, такі як конфокальний мікроскоп, не можуть адекватно зобразити шарувату структуру сітківки. При інших методах людське око іноді занадто напружено. Зокрема, в області діагностики очей ОКТ виявився дуже вигідним, тим більше, що безконтактне вимірювання також виключає ризик зараження та психологічного стресу. В даний час для ОКТ відкриваються нові перспективи в області серцево-судинної томографії.

Внутрішньосудинна оптична когерентна томографія заснована на використанні інфрачервоного світла. Тут ОСТ надає інформацію про розміщення бляшок, розсічень, тромбів або навіть розмірів стенту. Він також використовується для характеристики морфологічних змін судин. Окрім медичних застосувань, оптична когерентна томографія також все більше завойовує сфери застосування при тестуванні матеріалів, для моніторингу виробничих процесів або контролю якості.

Ризики, побічні ефекти та небезпеки

Оптична когерентна томографія має багато переваг перед іншими методами. Це неінвазивна і безконтактна процедура. Це дозволяє значною мірою уникати передачі інфекцій та виникнення психологічного стресу. Крім того, жодне іонізуюче випромінювання в ОКТ не застосовується.

Електромагнітне випромінювання значною мірою відповідає діапазонам частот, яким люди щодня піддаються впливу. Ще одна велика перевага OCT полягає в тому, що роздільна здатність глибини не залежить від поперечної роздільної здатності. Тонкі зрізи, які використовуються в класичній мікроскопії, більше не потрібні, оскільки процес заснований на чисто оптичному відбитті. Завдяки великій глибині проникнення використовуваного випромінювання в живій тканині можуть утворюватися мікроскопічні зображення.

Принцип роботи методу дуже вибірковий, так що навіть дуже малі сигнали можуть бути виявлені та призначені на певну глибину. Ось чому ОСТ особливо підходить для дослідження світлочутливої ​​тканини. Обмеження щодо використання OCT зумовлені глибиною проникнення електромагнітного випромінювання, залежною від довжини хвилі, та роздільною здатністю, залежною від пропускної здатності. Однак широкосмугові лазери були розроблені з 1996 р., Які надалі удосконалили глибинне дозвіл.

З моменту розробки UHR-OCT (надвисокої роздільної здатності OCT) було навіть можливим відображення підклітинних структур у ракових клітинах людини. Оскільки OCT - це ще дуже молода процедура, не всі можливості були вичерпані. Оптична когерентна томографія приваблива тим, що не становить небезпеки для здоров’я, має дуже високу роздільну здатність і дуже швидка.