Coerență a tomografiei optice

coerență a tomografiei optice (octombrie) ca metodă imagistică neinvazivă este utilizată în principal în medicină. Proprietățile de reflectare și împrăștiere diferite ale diferitelor țesături stau la baza acestei metode. Ca o metodă relativ nouă, OCT se stabilește în prezent în mai multe domenii de aplicare.

Ce este Tomografia de coerență optică?

Baza fizică a tomografiei de coerență optică este crearea unui model de interferență atunci când undele de referință sunt suprapuse pe undele reflectate. Factorul decisiv este lungimea de coerență a luminii.

Lungimea de coerență reprezintă diferența maximă de timp de tranzit între două fascicule de lumină care, atunci când sunt suprapuse, mai permite să apară un model de interferență stabil. Tomografia de coerență optică folosește lumina cu o lungime de coerență scurtă cu ajutorul unui interferometru pentru a determina distanțele materialelor de împrăștiere.

În acest scop, în medicină, zona corpului de examinat este scanată în puncte. Metoda permite o bună investigare a adâncimii datorită adâncimii mari de penetrare (1-3 mm) a radiațiilor utilizate în țesutul împrăștiat. În același timp, există și o rezoluție axială ridicată la o viteză mare de măsurare. Tomografia de coerență optică reprezintă astfel contrapartida optică a sonografiei.

Funcția, efectul și obiectivele

Metoda tomografiei de coerență optică se bazează pe interferometrie cu lumină albă. Folosește superpoziția luminii de referință cu lumina reflectată pentru a forma un model de interferență. Profilul de adâncime al unui eșantion poate fi determinat. Pentru medicină, aceasta înseamnă examinarea secțiunilor de țesuturi mai adânci la care nu se poate ajunge cu microscopie convențională. Două intervale de lungimi de undă sunt în special pentru măsurători.

Pe de o parte, acesta este intervalul spectral la o lungime de undă de 800 nm. Acest interval spectral oferă o rezoluție bună. Pe de altă parte, lumina cu o lungime de undă de 1300 nm pătrunde în mod deosebit adânc în țesut și permite o analiză de profunzime deosebit de bună. Astăzi, sunt utilizate două metode principale de aplicare a OCT, sistemele OCT cu domeniu temporal și sistemele OCT cu domeniu Fourier. În ambele sisteme, lumina de excitație este împărțită în lumină de referință și probă printr-un interferometru, ceea ce produce interferențe cu radiația reflectată.

Prin devierea laterală a fasciculului de eșantion peste zona de examinare, sunt înregistrate imagini secționale, care sunt contopite într-o înregistrare generală. Sistemul OCT de domeniu de timp se bazează pe o lumină de bandă largă coerentă, care nu generează decât un semnal de interferență atunci când ambele lungimi ale brațului interferometrului se potrivesc. Poziția oglinzii de referință trebuie să fie trecută pentru a determina amplitudinea retrospectivă. Datorită mișcării mecanice a oglinzii, timpul necesar pentru afișare este prea mare, astfel încât această metodă nu este potrivită pentru imagini rapide.

Metoda alternativă OCT Fourier Domain funcționează pe principiul descompunerii spectrale a luminii interferate. Întreaga informație de adâncime este înregistrată în același timp, iar raportul semnal-zgomot este îmbunătățit semnificativ. Laserele servesc ca surse de lumină, care scanează treptat părțile corpului care urmează să fie examinate. Domeniile de aplicare a tomografiei de coerență optică sunt în primul rând în medicină și aici în special în oftalmologie, diagnosticarea cancerului și examinări ale pielii. Diferiții indici de refracție la interfețele secțiunilor de țesut în cauză sunt determinați prin modelul de interferență al luminii reflectate cu lumina de referință și afișate ca imagine.

În oftalmologie, fondul este examinat în principal. Tehnicile concurente, cum ar fi microscopul confocal, nu pot imagina în mod adecvat structura stratificată a retinei. Cu alte proceduri, ochiul uman este uneori prea stresat. Prin urmare, în special în domeniul diagnosticării ochilor, OCT s-a dovedit a fi foarte avantajoasă, mai ales că măsurarea fără contact exclude, de asemenea, riscul de infecție și stres psihologic. În prezent, noi perspective se deschid pentru TOC în domeniul imagisticii cardiovasculare.

Tomografia de coerență optică intravasculară se bazează pe utilizarea luminii infraroșii. Aici OCT oferă informații despre plăci, disecții, trombi sau dimensiunile stentului. De asemenea, este utilizat pentru a caracteriza modificările morfologice în vasele de sânge. Pe lângă aplicațiile medicale, tomografia de coerență optică cucerește din ce în ce mai multe domenii de aplicare în testarea materialelor, pentru monitorizarea proceselor de producție sau în controlul calității.

Riscuri, efecte secundare și pericole

Tomografia de coerență optică are multe avantaje față de alte metode. Este o procedură neinvazivă și fără contact. Aceasta permite evitarea transmiterii infecțiilor și apariția stresului psihologic. În plus, nu se folosește radiații ionizante în OCT.

Radiația electromagnetică folosită corespunde în mare măsură intervalelor de frecvență la care sunt expuși oamenii zilnic. Un alt mare avantaj al OCT este că rezoluția de adâncime nu depinde de rezoluția transversală. Secțiunile subțiri utilizate în microscopia clasică nu mai sunt necesare deoarece procesul se bazează pe reflectarea pur optică. Adâncimea mare de penetrare a radiației utilizate permite generarea de imagini microscopice în țesutul viu.

Principiul de funcționare al metodei este foarte selectiv, astfel încât chiar și semnalele foarte mici pot fi detectate și atribuite la o anumită adâncime. Acesta este motivul pentru care OCT este potrivit în special pentru examinarea țesuturilor sensibile la lumină. Limitările utilizării OCT rezultă din adâncimea de penetrare dependentă de lungimea de undă a radiației electromagnetice și de rezoluția dependentă de lățimea de bandă. Cu toate acestea, laserele de bandă largă au fost dezvoltate începând cu 1996, care au o rezoluție avansată și mai mare.

De la dezvoltarea UHR-OCT (ultra-înaltă rezoluție OCT), a fost chiar posibilă afișarea structurilor subcelulare în celulele canceroase umane. Deoarece OCT este încă o procedură foarte tânără, nu toate posibilitățile au fost epuizate. Tomografia de coerență optică este atractivă, deoarece nu prezintă un risc pentru sănătate, are o rezoluție foarte mare și este foarte rapidă.