zobrazovacie technológie októbra

Štruktúra a základné princípy optickej koherentnej tomografie.

Optická koherentná tomografiaje založený na princípe interferometra, využíva blízke infračervené slabé koherentné svetlo na ožarovanie testovaného tkaniva a generuje interferenciu založenú na koherencii svetla. Využíva technológiu superheterodynovej detekcie na meranie intenzity odrazeného svetla na zobrazovanie povrchových tkanív. . Systém OCT sa skladá zo zdroja svetla s nízkou koherenciou, Michelsonovho interferometra s optickými vláknami a fotoelektrického detekčného systému.

Jadrom OCT je vláknový Michelsonov interferometer. Svetlo vyžarované zdrojom svetla s nízkou koherenciou Superluminescence Diode (SLD) je spojené s jednovidovým vláknom a je rozdelené na dve cesty spojkou 2×2 vlákna. Jedným zo spôsobov je referenčné svetlo, ktoré je kolimované šošovkou a vracia sa z rovinného zrkadla. ; Druhým je vzorkovací lúč zaostrený šošovkou na testovanú vzorku.

Referenčné svetlo vrátené reflektorom a spätne rozptýlené svetlo testovanej vzorky sa spájajú na detektore. Keď je rozdiel optickej dráhy medzi nimi v rámci koherentnej dĺžky svetelného zdroja, dochádza k interferencii. Výstupný signál detektora odráža spätný rozptyl média. Smerom k intenzite rozptylu.

Naskenujte zrkadlo a zaznamenajte jeho priestorovú polohu tak, aby referenčné svetlo rušilo spätne rozptýlené svetlo z rôznych hĺbok v médiu. Podľa polohy zrkadla a zodpovedajúcej intenzity interferenčného signálu sa získajú namerané dáta rôznych hĺbok (smer z) vzorky. Potom v kombinácii so skenovaním vzorkovacieho lúča v rovine x-y je výsledok spracovaný počítačom na získanie informácií o trojrozmernej štruktúre vzorky.

Vývoj zobrazovacej technológie OCT

Vďaka rozšírenej aplikácii ultrazvuku v oblasti oftalmológie ľudia dúfajú, že vyvinú metódu detekcie s vyšším rozlíšením. Vznik ultrazvukového biomikroskopu (UBM) túto požiadavku do určitej miery spĺňa. Môže vykonávať zobrazenie predného segmentu s vysokým rozlíšením pomocou zvukových vĺn s vyššou frekvenciou. V dôsledku rýchleho útlmu vysokofrekvenčných zvukových vĺn v biologických tkanivách je však hĺbka jeho detekcie do určitej miery obmedzená. Ak sa namiesto zvukových vĺn použijú svetelné vlny, dajú sa chyby kompenzovať?

V roku 1987 Takada a spol. vyvinuli metódu optickej nízkokoherentnej interferometrie, ktorá sa rozvinula do metódy na optické meranie s vysokým rozlíšením s podporou vláknovej optiky a optoelektronických komponentov; Youngquist a kol. vyvinuli optický koherentný reflektometer, ktorého zdrojom svetla je super svetlo emitujúca dióda priamo spojená s optickým vláknom. Jedno rameno prístroja obsahujúce referenčné zrkadlo je umiestnené vo vnútri, zatiaľ čo optické vlákno v druhom ramene je pripojené k zariadeniu podobnému fotoaparátu. Tieto položili teoretický a technický základ pre vznik ZKÚ.

V roku 1991 David Huang, čínsky vedec z MIT, použil vyvinutú OCT na meranie izolovanej sietnice a koronárnych artérií. Pretože OCT má bezprecedentne vysoké rozlíšenie, podobne ako optická biopsia, bolo rýchlo vyvinuté na meranie a zobrazovanie biologických tkanív.

Vďaka optickým vlastnostiam oka sa technológia OCT najrýchlejšie rozvíja v oftalmologických klinických aplikáciách. Pred rokom 1995 vedci ako Huang používali OCT na meranie a zobrazovanie tkanív, ako je sietnica, rohovka, predná komora a dúhovka ľudských očí in vitro a in vivo, pričom neustále zlepšovali technológiu OCT. Po niekoľkých rokoch zdokonaľovania bol systém OCT ďalej vylepšený a vyvinutý na klinicky praktický detekčný nástroj, z ktorého sa stal komerčný nástroj a nakoniec potvrdil svoju nadradenosť pri zobrazovaní fundusu a sietnice. OCT bola oficiálne použitá na oftalmologických klinikách v roku 1995.

V roku 1997 sa OCT postupne začala používať v dermatológii, pri vyšetreniach tráviaceho traktu, močového systému a kardiovaskulárnych. OCT pažeráka, gastrointestinálneho traktu, močového systému a kardiovaskulárne OCT sú všetky invazívne vyšetrenia, podobné endoskopom a katétrom, ale s vyšším rozlíšením a môžu pozorovať ultraštruktúry. OCT kože je kontaktná kontrola a možno pozorovať aj ultraštruktúru.

Počiatočné OCT používané v klinickej praxi je OCT1, ktoré sa skladá z konzoly a napájacej konzoly. Konzola obsahuje OCT počítač, OCT monitor, ovládací panel a monitorovaciu obrazovku; elektráreň obsahuje systém pozorovania očného pozadia a systém kontroly interferenčného svetla. Keďže konzola a napájacia platforma sú relatívne nezávislé zariadenia a obe sú prepojené drôtmi, nástroj má väčší objem a väčší priestor.

Analytický program OCT1 je rozdelený na spracovanie obrazu a meranie obrazu. Spracovanie obrazu zahŕňa štandardizáciu obrazu, kalibráciu obrazu, kalibráciu a štandardizáciu obrazu, gaussovské vyhladenie obrazu, vyhladenie mediánu obrazu; postupy merania obrazu sú menšie, iba meranie hrúbky sietnice a meranie hrúbky vrstvy nervových vlákien sietnice. Avšak, pretože OCT1 má menej skenovacích postupov a analytických postupov, bol rýchlo nahradený OCT2.

OCT2 vzniká aktualizáciou softvéru na báze OCT1. Existujú aj niektoré nástroje, ktoré kombinujú konzolu a napájací stôl do jedného a tvoria nástroj OCT2. Tento prístroj zmenšuje obrazový monitor a pozoruje obraz OCT a monitoruje polohu skenovania pacienta na tej istej obrazovke počítača, ale prevádzka je rovnaká ako pri OCT1 Podobne sa ovláda manuálne na ovládacom paneli.

Objavenie sa OCT3 v roku 2002 znamenalo novú etapu technológie OCT. Okrem užívateľsky prívetivejšieho ovládacieho rozhrania OCT3 je možné všetky operácie vykonávať na počítači pomocou myši a jeho skenovacie a analytické programy sú čoraz dokonalejšie. Dôležitejšie je, že rozlíšenie OCT3 je vyššie, jeho axiálne rozlíšenie je ≤10 μm a jeho bočné rozlíšenie je 20 μm. Počet axiálnych vzoriek získaných pomocou OCT3 sa zvýšil zo 128 na 768 v pôvodnom 1 A-skenovaní. Preto sa integrál OCT3 zvýšil zo 131 072 na 786 432 a hierarchická štruktúra naskenovaného prierezového obrazu tkaniva je jasnejšia.