Технология визуализации ОКТ

Структура и основные принципы оптической когерентной томографии.

Оптической когерентной томографииоснован на принципе интерферометра, использует слабый когерентный свет ближнего инфракрасного диапазона для облучения тестируемой ткани и генерирует интерференцию на основе когерентности света. Он использует технологию супергетеродинного обнаружения для измерения интенсивности отраженного света для визуализации поверхностных тканей. . Система ОКТ состоит из низкокогерентного источника света, оптоволоконного интерферометра Майкельсона и фотоэлектрической системы обнаружения.

Ядром ОКТ является волоконный интерферометр Майкельсона. Свет, излучаемый низкокогерентным источником света, суперлюминесцентным диодом (SLD), поступает в одномодовое волокно и разделяется на два пути оптоволоконным соединителем 2×2. Одним из способов является опорный свет, который коллимируется линзой и возвращается от плоского зеркала. ; Другой - это пробный пучок, сфокусированный линзой на тестируемом образце.

Эталонный свет, возвращаемый отражателем, и обратно рассеянный свет испытуемого образца сливаются на детекторе. Когда разность оптических путей между ними находится в пределах длины когерентности источника света, возникает интерференция. Выходной сигнал детектора отражает обратное рассеяние среды. В сторону интенсивности рассеяния.

Отсканируйте зеркало и зафиксируйте его пространственное положение, чтобы эталонный свет пересекался с обратным рассеянным светом с разных глубин среды. В соответствии с положением зеркала и соответствующей интенсивностью интерференционного сигнала получаются данные измерений различной глубины (направление z) образца. Затем в сочетании со сканированием пробоотборного луча в плоскости x-y результат обрабатывается компьютером для получения информации о трехмерной структуре образца.

Развитие технологии визуализации ОКТ

С широким применением ультразвука в области офтальмологии люди надеются разработать метод обнаружения с более высоким разрешением. Появление ультразвукового биомикроскопа (УБМ) в определенной степени отвечает этому требованию. Он может выполнять визуализацию переднего сегмента с высоким разрешением, используя звуковые волны более высокой частоты. Однако из-за быстрого затухания высокочастотных звуковых волн в биологических тканях глубина его обнаружения в определенной степени ограничена. Если вместо звуковых волн используются световые волны, можно ли компенсировать дефекты?

В 1987 г. Такада и соавт. разработал метод оптической низкокогерентной интерферометрии, который превратился в метод оптических измерений высокого разрешения с использованием волоконной оптики и оптоэлектронных компонентов; Янгквист и др. разработал оптический когерентный рефлектометр, источником света которого является суперсветоизлучающий диод, непосредственно соединенный с оптическим волокном. Одно плечо прибора, содержащее эталонное зеркало, находится внутри, а оптическое волокно в другом плече подключено к устройству, похожему на камеру. Они заложили теоретическую и техническую базу для появления ОКТ.

В 1991 году Дэвид Хуанг, китайский ученый из Массачусетского технологического института, использовал разработанную ОКТ для измерения изолированной сетчатки и коронарных артерий. Поскольку ОКТ имеет беспрецедентно высокое разрешение, аналогичное оптической биопсии, она была быстро разработана для измерения и визуализации биологических тканей.

Благодаря оптическим характеристикам глаза технология ОКТ быстрее всего развивается в клинических приложениях офтальмологии. До 1995 года такие ученые, как Хуанг, использовали ОКТ для измерения и визуализации таких тканей, как сетчатка, роговица, передняя камера и радужная оболочка человеческих глаз in vitro и in vivo, постоянно совершенствуя технологию ОКТ. После нескольких лет совершенствования система ОКТ была усовершенствована и превращена в клинически практичный инструмент обнаружения, превращенный в коммерческий инструмент, и, наконец, подтвердил свое превосходство в визуализации глазного дна и сетчатки. ОКТ официально начали использовать в офтальмологических клиниках в 1995 году.

В 1997 году ОКТ постепенно начали использовать в дерматологии, исследованиях желудочно-кишечного тракта, мочевыделительной системы и сердечно-сосудистой системы. ОКТ пищевода, желудочно-кишечного тракта, мочевыделительной системы и ОКТ сердечно-сосудистой системы являются инвазивными исследованиями, аналогичными эндоскопам и катетерам, но с более высоким разрешением и возможностью наблюдения ультраструктур. ОКТ кожи — это контактный осмотр, также можно наблюдать ультраструктуру.

Исходной ОКТ, используемой в клинической практике, является ОКТ1, состоящая из консоли и консоли питания. Консоль включает в себя компьютер OCT, монитор OCT, панель управления и экран мониторинга; электростанция включает в себя систему наблюдения глазного дна и систему управления интерференционным светом. Поскольку консоль и силовая платформа являются относительно независимыми устройствами и соединены между собой проводами, инструмент имеет больший объем и большее пространство.

Программа анализа OCT1 разделена на обработку изображений и измерение изображений. Обработка изображений включает стандартизацию изображения, калибровку изображения, калибровку и стандартизацию изображения, сглаживание изображения по Гауссу, сглаживание медианы изображения; процедур измерения изображения меньше, только измерение толщины сетчатки и измерение толщины слоя нервных волокон сетчатки. Однако, поскольку ОКТ1 имеет меньше процедур сканирования и процедур анализа, она была быстро заменена ОКТ2.

OCT2 формируется путем обновления программного обеспечения на основе OCT1. Есть также некоторые инструменты, которые объединяют консоль и таблицу мощности в одно целое, образуя инструмент OCT2. Этот прибор уменьшает монитор изображения и наблюдает за изображением ОКТ и отслеживает положение сканирования пациента на том же экране компьютера, но операция такая же, как у ОКТ1. Аналогично, он управляется вручную на панели управления.

Появление OCT3 в 2002 году ознаменовало собой новый этап развития технологии OCT. В дополнение к более удобному рабочему интерфейсу OCT3 все операции можно выполнять на компьютере с помощью мыши, а его программы сканирования и анализа становятся все более и более совершенными. Что еще более важно, разрешение OCT3 выше, его аксиальное разрешение составляет 10 мкм, а его латеральное разрешение составляет 20 мкм. Количество аксиальных образцов, полученных с помощью ОКТ3, увеличилось со 128 до 768 в исходном 1 А-скане. Таким образом, интеграл OCT3 увеличился с 131 072 до 786 432, а иерархическая структура сканированного изображения поперечного сечения ткани стала более четкой.