Оптична кохерентна томография

Най- оптична кохерентна томография (октомври) като неинвазивен метод за изобразяване се използва главно в медицината. Различните свойства на отражение и разсейване на различните тъкани са в основата на този метод. Като сравнително нов метод OCT в момента се утвърждава във все повече и повече области на приложение.

Какво е оптична кохерентна томография?

Физическата основа на оптичната кохерентна томография е създаването на интерферентен модел, когато референтните вълни се наслагват върху отразените вълни. Решаващият фактор е дължината на кохерентността на светлината.

Дължината на съгласуваност представлява максималната разлика във времето на преминаване между два светлинни лъча, което, когато се наслагва, все още позволява да възникне стабилен модел на смущения. Оптичната кохерентна томография използва светлина с къса дължина на кохерентност с помощта на интерферометър за определяне на разстоянията на разсейващите се материали.

За тази цел в медицината областта на тялото, която ще се изследва, се сканира на точки. Методът позволява добро изследване на дълбочината поради високата дълбочина на проникване (1-3 мм) на радиацията, използвана в разсейващата тъкан. В същото време има и висока аксиална резолюция при висока скорост на измерване. По този начин оптичната кохерентна томография представлява оптичния аналог на сонографията.

Функция, ефект и цели

Методът на оптичната кохерентна томография се основава на интерферометрията на бялата светлина. Той използва суперпозицията на референтната светлина с отразена светлина, за да образува интерферентен модел. Профилът на дълбочината на пробата може да бъде определен. За медицината това означава изследване на по-дълбоки тъкани, които не могат да бъдат достигнати с конвенционална микроскопия. В частност за измерванията са интересни два диапазона на дължината на вълната.

От една страна, това е спектралният обхват при дължина на вълната от 800 nm.Този спектрален обхват осигурява добра разделителна способност. От друга страна, светлината с дължина на вълната 1300 nm прониква особено дълбоко в тъканта и позволява особено добър анализ на дълбочината. Днес се използват два основни метода за приложение на OCT, системи за времева домейн OCT и системи за домейни на Fourier OCT. И в двете системи възбудителната светлина се разделя на референтна и пробна светлина чрез интерферометър, при което възниква смущение при отразеното лъчение.

Чрез странично отклоняване на пробата на лъча върху изследваната област се записват изображения на разрез, които се обединяват в цялостен запис. Системата Time Domain OCT се основава на късокохерентна широколентова светлина, която генерира сигнал за смущения само когато двете дължини на рамената на интерферометъра съвпадат. Положението на референтното огледало трябва да се премине през него, за да се определи амплитудата на обратния скатер. Поради механичното движение на огледалото, времето, необходимо за дисплея, е твърде голямо, така че този метод не е подходящ за бързо изобразяване.

Алтернативният метод на Fourier Domain OCT работи на принципа на спектралното разлагане на интерферираната светлина. Цялата информация за дълбочината се записва едновременно и съотношението сигнал / шум е значително подобрено. Лазерите служат като източници на светлина, които постепенно сканират частите на тялото, за да бъдат изследвани. Областите на приложение на оптичната кохерентна томография са предимно в медицината и тук по-специално в офталмологията, диагностиката на рака и кожните прегледи. Различните показатели на пречупване на интерфейсите на въпросните секции на тъканите се определят чрез интерференционния модел на отразената светлина с референтната светлина и се показват като изображение.

В офталмологията основно се изследва фундусът. Конкурентните техники, като конфокалния микроскоп, не могат да изобразят адекватно слоестата структура на ретината. При други процедури човешкото око понякога е твърде стресирано. По-специално в областта на очната диагностика, OCT се оказа много изгоден, още повече, че безконтактното измерване изключва и риска от инфекция и психологически стрес. В момента за ОСТ се отварят нови перспективи в областта на сърдечно-съдовите изображения.

Интраваскуларната оптична кохерентна томография се основава на използването на инфрачервена светлина. Тук ОСТ предоставя информация за плаките, дисекциите, размерите на тромбите или стента. Използва се и за характеризиране на морфологични промени в кръвоносните съдове. В допълнение към медицинските приложения, оптичната кохерентна томография все повече завладява области на приложение при тестване на материали, за мониторинг на производствените процеси или за контрол на качеството.

Рискове, странични ефекти и опасности

Оптичната кохерентна томография има много предимства пред другите методи. Това е неинвазивна и безконтактна процедура. Това позволява до голяма степен да се избягва предаването на инфекции и появата на психологически стрес. Освен това в ОСТ не се използва йонизиращо лъчение.

Използваното електромагнитно излъчване до голяма степен съответства на честотните диапазони, на които хората са изложени ежедневно. Друго голямо предимство на OCT е, че разделителната способност на дълбочината не зависи от напречната резолюция. Тънките секции, използвани в класическата микроскопия, вече не са необходими, тъй като процесът се основава на чисто оптично отражение. Голямата дълбочина на проникване на използваното лъчение позволява генерирането на микроскопични изображения в жива тъкан.

Принципът на работа на метода е много избирателен, така че дори много малки сигнали могат да бъдат открити и присвоени на определена дълбочина. Ето защо OCT е особено подходящ за изследване на чувствителна към светлина тъкан. Ограниченията при използването на OCT се дължат на дълбочината на проникване в зависимост от дължината на вълната на електромагнитното излъчване и разделителната способност, зависима от честотната лента. Широколентовите лазери обаче са разработени от 1996 г., които имат още по-голяма разделителна способност.

От развитието на UHR-OCT (ултрависока резолюция OCT) дори беше възможно да се покажат субклетъчни структури в човешки ракови клетки. Тъй като OCT все още е много млада процедура, не всички възможности са изчерпани. Оптичната кохерентна томография е привлекателна, тъй като не представлява риск за здравето, има много висока разделителна способност и е много бърза.