OCT slikovna tehnologija

Struktura in osnovna načela optične koherentne tomografije.

Optična koherentna tomografijatemelji na principu interferometra, uporablja skoraj infrardečo šibko koherentno svetlobo za obsevanje tkiva, ki ga je treba testirati, in ustvarja interferenco na podlagi koherence svetlobe. Uporablja tehnologijo za odkrivanje superheterodina za merjenje intenzivnosti odbite svetlobe za slikanje površinskega tkiva. . Sistem OCT je sestavljen iz vira svetlobe z nizko koherentnostjo, optičnega Michelsonovega interferometra in fotoelektričnega detekcijskega sistema.

Jedro OCT je vlaken Michelsonov interferometer. Svetloba, ki jo oddaja superluminiscenčna dioda (SLD) z nizko koherentnostjo, je povezana v enomodno vlakno in je razdeljena na dve poti z optičnim spojnikom 2×2. Eden od načinov je referenčna svetloba, ki jo kolimira leča in se vrne iz ravnega zrcala. ; Drugi je žarek vzorčenja, ki ga leča fokusira na preskušani vzorec.

Referenčna svetloba, ki jo vrne reflektor, in nazaj razpršena svetloba preskusnega vzorca se združita na detektorju. Ko je razlika optične poti med obema znotraj koherentne dolžine svetlobnega vira, pride do motenj. Izhodni signal detektorja odraža povratno sipanje medija. Proti intenzivnosti sipanja.

Skenirajte ogledalo in zabeležite njegov prostorski položaj, tako da referenčna svetloba moti nazaj razpršeno svetlobo iz različnih globin v mediju. Glede na položaj zrcala in ustrezno intenzivnost interferenčnega signala dobimo meritvene podatke različnih globin (z smer) vzorca. Nato v kombinaciji s skeniranjem žarka vzorčenja v ravnini x-y, rezultat obdela računalnik, da dobi informacije o tridimenzionalni strukturi vzorca.

Razvoj OCT slikovne tehnologije

S široko uporabo ultrazvoka na področju oftalmologije ljudje upajo, da bodo razvili metodo zaznavanja z višjo ločljivostjo. Pojav ultrazvočnega biomikroskopa (UBM) do določene mere izpolnjuje to zahtevo. Lahko izvaja slikanje prednjega segmenta v visoki ločljivosti z uporabo visokofrekvenčnih zvočnih valov. Vendar je zaradi hitrega slabljenja visokofrekvenčnih zvočnih valov v bioloških tkivih njegova globina zaznavanja do določene mere omejena. Ali je mogoče napake nadomestiti, če se namesto zvočnih uporabljajo svetlobni valovi?

Leta 1987 sta Takada et al. razvili metodo optične nizko koherenčne interferometrije, ki se je razvila v metodo za optično merjenje visoke ločljivosti s podporo optičnih vlaken in optoelektronskih komponent; Youngquist et al. razvil optični koherentni reflektometer, katerega svetlobni vir je super svetleča dioda, neposredno povezana z optičnim vlaknom. Ena roka instrumenta, ki vsebuje referenčno ogledalo, se nahaja znotraj, medtem ko je optično vlakno v drugi roki povezano z napravo, podobno kameri. Ti so postavili teoretično in tehnično osnovo za nastanek ČDO.

Leta 1991 je David Huang, kitajski znanstvenik na MIT, uporabil razvit OCT za merjenje izolirane mrežnice in koronarnih arterij. Ker ima OCT izjemno visoko ločljivost, podobno kot optična biopsija, je bil hitro razvit za merjenje in slikanje bioloških tkiv.

Zaradi optičnih lastnosti očesa se tehnologija OCT najhitreje razvija v oftalmoloških kliničnih aplikacijah. Pred letom 1995 so znanstveniki, kot je Huang, uporabljali OCT za merjenje in slikanje tkiv, kot so mrežnica, roženica, sprednja komora in šarenica človeških očes in vitro in in vivo, pri čemer so nenehno izboljševali tehnologijo OCT. Po več letih izboljševanja je bil sistem OCT dodatno izboljšan in razvit v klinično praktično orodje za odkrivanje, preoblikovan v komercialni instrument in končno potrdil svojo superiornost pri slikanju fundusa in mrežnice. OCT je bil uradno uporabljen v oftalmoloških klinikah leta 1995.

Leta 1997 se je OCT postopoma uporabljal pri dermatologiji, preiskavah prebavnega trakta, sečil in srčno-žilnih preiskav. OCT požiralnika, prebavil, sečil in kardiovaskularnega OCT so vse invazivne preiskave, podobne endoskopom in katetrima, vendar z višjo ločljivostjo in lahko opazujejo ultrastrukture. OCT kože je kontaktni pregled, opazujemo pa lahko tudi ultrastrukturo.

Začetni OCT, ki se uporablja v klinični praksi, je OCT1, ki je sestavljen iz konzole in napajalne konzole. Konzola vključuje OCT računalnik, monitor OCT, nadzorno ploščo in nadzorni zaslon; elektrarna vključuje sistem za opazovanje fundusa in sistem za nadzor motenj. Ker sta konzola in napajalna platforma relativno samostojni napravi in ​​sta povezani z žicami, ima instrument večjo prostornino in večji prostor.

Program za analizo OCT1 je razdeljen na obdelavo slik in merjenje slik. Obdelava slike vključuje standardizacijo slike, kalibracijo slike, kalibracijo in standardizacijo slike, Gaussovo glajenje slike, glajenje mediane slike; postopkov merjenja slike je manj, le meritev debeline mrežnice in meritev debeline plasti mrežničnih živčnih vlaken. Ker pa ima OCT1 manj postopkov skeniranja in analiznih postopkov, ga je hitro nadomestil OCT2.

OCT2 se oblikuje z nadgradnjo programske opreme na podlagi OCT1. Obstaja tudi nekaj instrumentov, ki združujejo konzolo in napajalno mizo v eno, da tvorijo instrument OCT2. Ta instrument zmanjša monitor slike in opazuje sliko OCT ter spremlja položaj bolnika pri skeniranju na istem računalniškem zaslonu, vendar je operacija enaka kot OCT1 Podobno, ročno se upravlja na nadzorni plošči.

Pojav OCT3 leta 2002 je zaznamoval novo stopnjo tehnologije OCT. Poleg uporabniku prijaznejšega operacijskega vmesnika OCT3 lahko vse operacije izvajate na računalniku z miško, njegovi programi za skeniranje in analizo postajajo vse bolj popolni. Še pomembneje je, da je ločljivost OCT3 višja, njegova aksialna ločljivost je ≤10 μm, stranska ločljivost pa 20 μm. Število aksialnih vzorcev, pridobljenih z OCT3, se je povečalo s 128 na 768 v prvotnem 1 A-scanu. Zato se je integral OCT3 povečal s 131 072 na 786 432, hierarhična struktura slike prečnega prereza skeniranega tkiva pa je jasnejša.