Оптической когерентной томографии

оптической когерентной томографии (октябре) как неинвазивный метод визуализации в основном используется в медицине. В основе этого метода лежат разные отражательные и рассеивающие свойства разных тканей. В настоящее время OCT как относительно новый метод находит применение во все большем количестве областей применения.

Что такое оптическая когерентная томография?

Физической основой оптической когерентной томографии является создание интерференционной картины, когда опорные волны накладываются на отраженные волны. Решающим фактором является длина когерентности света.

Длина когерентности представляет собой максимальную разницу во времени прохождения между двумя световыми лучами, которая при наложении все еще позволяет возникать стабильной интерференционной картине. Оптическая когерентная томография использует свет с короткой длиной когерентности с помощью интерферометра для определения расстояний до рассеивающих материалов.

Для этого в медицине исследуемый участок тела сканируется по точкам. Метод позволяет проводить хорошее исследование глубины за счет большой глубины проникновения (1-3 мм) излучения, используемого в рассеивающей ткани. В то же время обеспечивается высокое осевое разрешение при высокой скорости измерения. Таким образом, оптическая когерентная томография представляет собой оптический аналог сонографии.

Функция, эффект и цели

Метод оптической когерентной томографии основан на интерферометрии белого света. Он использует наложение эталонного света с отраженным светом, чтобы сформировать интерференционную картину. Можно определить глубинный профиль образца. В медицине это означает изучение более глубоких участков ткани, недоступных с помощью обычной микроскопии. В частности, для измерений представляют интерес два диапазона длин волн.

С одной стороны, это спектральный диапазон на длине волны 800 нм, который обеспечивает хорошее разрешение. С другой стороны, свет с длиной волны 1300 нм проникает особенно глубоко в ткань и обеспечивает особенно хороший анализ глубины. Сегодня используются два основных прикладных метода OCT: системы OCT во временной области и системы OCT в области Фурье. В обеих системах возбуждающий свет разделяется на эталонный и пробный свет через интерферометр, в результате чего происходит интерференция отраженного излучения.

Путем бокового отклонения луча пробы над областью исследования записываются частичные изображения, которые объединяются в общую запись. Система ОКТ во временной области основана на короткокогерентном широкополосном свете, который генерирует сигнал помехи только тогда, когда обе длины плеч интерферометра совпадают. Для определения амплитуды обратного рассеяния необходимо указать положение эталонного зеркала. Из-за механического движения зеркала время, необходимое для отображения, слишком велико, поэтому этот метод не подходит для быстрой визуализации.

Альтернативный метод ОКТ в области Фурье работает по принципу спектрального разложения интерферирующего света. Вся информация о глубине записывается одновременно, и соотношение сигнал / шум значительно улучшается. Лазеры служат источниками света, которые постепенно сканируют исследуемые части тела. Области применения оптической когерентной томографии - это, прежде всего, медицина и, в частности, офтальмология, диагностика рака и обследования кожи. Различные показатели преломления на границах раздела рассматриваемых участков ткани определяются через интерференционную картину отраженного света с эталонным светом и отображаются в виде изображения.

В офтальмологии в основном исследуют глазное дно. Конкурирующие методы, такие как конфокальный микроскоп, не могут адекватно отобразить слоистую структуру сетчатки. При выполнении других процедур человеческий глаз иногда оказывается слишком напряженным. В частности, в области диагностики глаз ОКТ оказалась очень полезной, особенно потому, что бесконтактное измерение также исключает риск инфицирования и психологического стресса. В настоящее время открываются новые перспективы для ОКТ в области визуализации сердечно-сосудистой системы.

Внутрисосудистая оптическая когерентная томография основана на использовании инфракрасного света. Здесь ОКТ предоставляет информацию о размерах бляшек, расслоений, тромбов или стентов. Он также используется для характеристики морфологических изменений кровеносных сосудов. Помимо медицинских применений, оптическая когерентная томография также все больше завоевывает области применения при испытании материалов, для мониторинга производственных процессов или контроля качества.

Риски, побочные эффекты и опасности

Оптическая когерентная томография имеет много преимуществ перед другими методами. Это неинвазивная и бесконтактная процедура. Это позволяет в значительной степени избежать передачи инфекций и возникновения психологического стресса. Кроме того, в ОКТ не используется ионизирующее излучение.

Используемое электромагнитное излучение в значительной степени соответствует диапазонам частот, которым люди подвергаются ежедневно. Еще одно большое преимущество ОКТ заключается в том, что разрешение по глубине не зависит от поперечного разрешения. Тонкие срезы, используемые в классической микроскопии, больше не нужны, поскольку этот процесс основан на чисто оптическом отражении. Большая глубина проникновения используемого излучения позволяет создавать микроскопические изображения в живой ткани.

Принцип работы метода очень избирательный, так что даже очень слабые сигналы могут быть обнаружены и отнесены к определенной глубине. Вот почему ОКТ особенно подходит для исследования светочувствительных тканей. Ограничения использования ОКТ связаны с зависящей от длины волны глубиной проникновения электромагнитного излучения и разрешением, зависящим от полосы пропускания. Однако с 1996 года разрабатываются широкополосные лазеры, которые еще больше улучшают разрешение по глубине.

С момента разработки UHR-OCT (ОКТ сверхвысокого разрешения) стало возможно даже отображать субклеточные структуры в раковых клетках человека. Поскольку ОКТ - это еще очень молодая процедура, не все возможности исчерпаны. Оптическая когерентная томография привлекательна тем, что не представляет опасности для здоровья, имеет очень высокое разрешение и работает очень быстро.