Tehnologia imagistică OCT

Structura și principiile de bază ale tomografiei cu coerență optică.

Coerență a tomografiei opticese bazează pe principiul interferometrului, utilizează lumină coerentă slabă în infraroșu apropiat pentru a iradia țesutul de testat și generează interferențe bazate pe coerența luminii. Utilizează tehnologia de detectare superheterodină pentru a măsura intensitatea luminii reflectate pentru imagistica țesuturilor superficiale. . Sistemul OCT este compus dintr-o sursă de lumină cu coerență scăzută, un interferometru Michelson cu fibră optică și un sistem de detectare fotoelectrică.

Miezul OCT este interferometrul Michelson cu fibre. Lumina emisă de sursa de lumină cu coerență scăzută Superluminiscence Diode (SLD) este cuplată în fibra monomod și este împărțită în două căi de cuplajul de fibre 2×2. O modalitate este lumina de referință care este colimată de lentilă și returnată din oglinda plană. ; Celălalt este fasciculul de eșantionare focalizat de lentilă asupra eșantionului testat.

Lumina de referință returnată de reflector și lumina retroîmprăștiată a probei testate se îmbină pe detector. Când diferența de cale optică dintre cele două se află în lungimea de coerență a sursei de lumină, apare interferența. Semnalul de ieșire al detectorului reflectă retroîmprăștierea mediului. Spre intensitatea împrăștierii.

Scanați oglinda și înregistrați-i poziția spațială, astfel încât lumina de referință să interfereze cu lumina retroîmprăștiată de la diferite adâncimi în mediu. În funcție de poziția oglinzii și de intensitatea semnalului de interferență corespunzătoare, se obțin datele de măsurare la diferite adâncimi (direcția z) ale probei. Apoi, combinat cu scanarea fasciculului de eșantionare în planul x-y, rezultatul este procesat de computer pentru a obține informațiile despre structura tridimensională a probei.

Dezvoltarea tehnologiei de imagistică OCT

Odată cu aplicarea pe scară largă a ultrasunetelor în domeniul oftalmologiei, oamenii speră să dezvolte o metodă de detectare cu rezoluție mai mare. Apariția biomicroscopului cu ultrasunete (UBM) îndeplinește această cerință într-o anumită măsură. Poate efectua imagini de înaltă rezoluție a segmentului anterior utilizând unde sonore de frecvență mai mare. Cu toate acestea, datorită atenuării rapide a undelor sonore de înaltă frecvență în țesuturile biologice, adâncimea de detectare a acesteia este limitată într-o anumită măsură. Dacă se folosesc unde luminoase în locul undelor sonore, defectele pot fi compensate?

În 1987, Takada et al. a dezvoltat o metodă de interferometrie optică cu coerență scăzută, care a fost dezvoltată într-o metodă de măsurare optică de înaltă rezoluție cu suport de fibre optice și componente optoelectronice; Youngquist şi colab. a dezvoltat un reflectometru optic coerent a cărui sursă de lumină este o super diodă emițătoare de lumină cuplată direct la o fibră optică. Un braț al instrumentului care conține o oglindă de referință este situat în interior, în timp ce fibra optică din celălalt braț este conectată la un dispozitiv asemănător camerei. Acestea au pus bazele teoretice și tehnice pentru apariția TTPM.

În 1991, David Huang, un om de știință chinez la MIT, a folosit OCT dezvoltat pentru a măsura retina și arterele coronare izolate. Deoarece OCT are o rezoluție ridicată fără precedent, similară cu biopsia optică, a fost dezvoltat rapid pentru măsurarea și imagistica țesuturilor biologice.

Datorită caracteristicilor optice ale ochiului, tehnologia OCT se dezvoltă cel mai rapid în aplicațiile clinice ale oftalmologiei. Înainte de 1995, oamenii de știință precum Huang au folosit OCT pentru a măsura și a vizualiza țesuturi precum retina, corneea, camera anterioară și irisul ochilor umani in vitro și in vivo, îmbunătățind continuu tehnologia OCT. După câțiva ani de îmbunătățire, sistemul OCT a fost îmbunătățit în continuare și dezvoltat într-un instrument de detectare practic clinic, transformat într-un instrument comercial și, în cele din urmă, a confirmat superioritatea sa în imagistica fundului și retinei. OCT a fost utilizat oficial în clinicile de oftalmologie în 1995.

În 1997, OCT a fost utilizat treptat în dermatologie, tractul digestiv, sistemul urinar și examenele cardiovasculare. Esofagul, gastrointestinal, sistemul urinar OCT și OCT cardiovascular sunt toate examinări invazive, similare cu endoscoapele și cateterele, dar cu rezoluție mai mare și pot observa ultrastructuri. Skin OCT este o inspecție de contact și se poate observa și ultrastructura.

OCT inițial utilizat în practica clinică este OCT1, care este compus dintr-o consolă și o consolă de alimentare. Consola include un computer OCT, un monitor OCT, un panou de control și un ecran de monitorizare; centrala electrică include un sistem de observare a fundului de ochi și un sistem de control al luminii de interferență. Deoarece consola și platforma de alimentare sunt dispozitive relativ independente, iar cele două sunt conectate prin fire, instrumentul are un volum mai mare și un spațiu mai mare.

Programul de analiză al OCT1 este împărțit în procesarea imaginii și măsurarea imaginii. Procesarea imaginii include standardizarea imaginii, calibrarea imaginii, calibrarea și standardizarea imaginii, netezirea Gaussiană a imaginii, netezirea mediană a imaginii; procedurile de măsurare a imaginii sunt mai puține, doar măsurarea grosimii retinei și măsurarea grosimii stratului de fibre nervoase retiniene. Cu toate acestea, deoarece OCT1 are mai puține proceduri de scanare și proceduri de analiză, a fost rapid înlocuit cu OCT2.

OCT2 este format din actualizarea software-ului pe baza OCT1. Există, de asemenea, unele instrumente care combină consola și masa de putere într-una singură pentru a forma un instrument OCT2. Acest instrument reduce monitorul de imagine și observă imaginea OCT și monitorizează poziția de scanare a pacientului pe același ecran de computer, dar funcționarea este aceeași cu OCT1 Similar, se acționează manual pe panoul de control.

Apariția OCT3 în 2002 a marcat o nouă etapă a tehnologiei OCT. Pe lângă interfața de operare mai ușor de utilizat a OCT3, toate operațiunile pot fi făcute pe computer cu mouse-ul, iar programele sale de scanare și analiză devin din ce în ce mai perfecte. Mai important, rezoluția lui OCT3 este mai mare, rezoluția sa axială este ≤10 μm, iar rezoluția sa laterală este de 20 μm. Numărul de eșantioane axiale achiziționate de OCT3 a crescut de la 128 la 768 în scanarea originală 1 A. Prin urmare, integrala OCT3 a crescut de la 131 072 la 786 432, iar structura ierarhică a imaginii în secțiune transversală a țesutului scanat este mai clară.