OCT технология за изобразяване

Структурата и основните принципи на оптичната кохерентна томография.

Оптична кохерентна томографиясе основава на принципа на интерферометъра, използва близка инфрачервена слаба кохерентна светлина за облъчване на изследваната тъкан и генерира смущения въз основа на кохерентността на светлината. Той използва технология за откриване на суперхетеродин за измерване на интензитета на отразената светлина за изобразяване на повърхностни тъкани. . Системата OCT се състои от източник на светлина с ниска кохерентност, оптичен интерферометър на Майкелсон и фотоелектрична система за откриване.

Ядрото на OCT е оптичният интерферометър на Майкелсон. Светлината, излъчвана от суперлуминесцентния диод с ниска кохерентност на източника на светлина (SLD), се свързва в едномодовото влакно и се разделя на два пътя от съединителя 2×2 влакна. Един от начините е референтната светлина, която се колимира от лещата и се връща от плоското огледало. ; Другият е лъчът за вземане на проби, фокусиран от лещата към изпитваната проба.

Референтната светлина, върната от рефлектора, и обратно разсеяната светлина на пробата, която се изпитва, се сливат в детектора. Когато разликата в оптичния път между двете е в рамките на дължината на кохерентност на източника на светлина, възниква интерференция. Изходният сигнал на детектора отразява обратното разсейване на средата. Към интензитета на разсейване.

Сканирайте огледалото и запишете неговата пространствена позиция, така че референтната светлина да пречи на обратно разсеяната светлина от различни дълбочини в средата. Според позицията на огледалото и съответния интензитет на интерференционния сигнал се получават данните от измерването на различни дълбочини (z посока) на пробата. След това, комбиниран със сканирането на лъча за вземане на проби в равнината x-y, резултатът се обработва от компютъра, за да се получи информацията за триизмерната структура на пробата.

Развитието на технологията за изображения на OCT

С широкото приложение на ултразвука в областта на офталмологията хората се надяват да разработят метод за откриване с по-висока разделителна способност. Появата на ултразвуков биомикроскоп (UBM) отговаря на това изискване до известна степен. Той може да извършва изображения с висока разделителна способност на предния сегмент, като използва звукови вълни с по-висока честота. Въпреки това, поради бързото затихване на високочестотните звукови вълни в биологичните тъкани, неговата дълбочина на откриване е ограничена до известна степен. Ако вместо звукови се използват светлинни вълни, могат ли дефектите да бъдат компенсирани?

През 1987 г. Такада и сътр. разработи метод за оптична интерферометрия с ниска кохерентност, който беше разработен в метод за оптично измерване с висока разделителна способност с подкрепата на оптични влакна и оптоелектронни компоненти; Youngquist et al. разработи оптичен кохерентен рефлектометър, чийто източник на светлина е супер светлинен диод, директно свързан с оптично влакно. Едното рамо на инструмента, съдържащо референтно огледало, е разположено вътре, докато оптичното влакно в другото рамо е свързано с устройство, подобно на камера. Те положиха теоретичната и техническата основа за появата на ОСТ.

През 1991 г. Дейвид Хуанг, китайски учен от MIT, използва разработения OCT за измерване на изолираната ретина и коронарните артерии. Тъй като OCT има безпрецедентно висока разделителна способност, подобна на оптичната биопсия, тя беше бързо разработена за измерване и изобразяване на биологични тъкани.

Поради оптичните характеристики на окото, OCT технологията се развива най-бързо в клиничните приложения в офталмологията. Преди 1995 г. учени като Хуанг използваха OCT за измерване и изобразяване на тъкани като ретината, роговицата, предната камера и ириса на човешките очи in vitro и in vivo, като непрекъснато подобряват OCT технологията. След няколко години на подобрение, системата OCT беше допълнително подобрена и разработена в клинично практичен инструмент за откриване, превърната в търговски инструмент и накрая потвърди своето превъзходство при изобразяване на фундуса и ретината. OCT се използва официално в офталмологичните клиники през 1995 г.

През 1997 г. OCT постепенно се използва в дерматологията, храносмилателния тракт, пикочната система и сърдечно-съдовите изследвания. ОКТ на хранопровода, стомашно-чревния тракт, пикочната система и сърдечно-съдовата ОСТ са инвазивни изследвания, подобни на ендоскопите и катетрите, но с по-висока разделителна способност и могат да наблюдават ултраструктури. OCT на кожата е контактна инспекция, като може да се наблюдава и ултраструктура.

Първоначалният OCT, използван в клиничната практика, е OCT1, който се състои от конзола и захранваща конзола. Конзолата включва OCT компютър, OCT монитор, контролен панел и екран за наблюдение; електроцентралата включва система за наблюдение на фундуса и система за контрол на интерференционната светлина. Тъй като конзолата и захранващата платформа са относително независими устройства и двете са свързани с проводници, инструментът има по-голям обем и по-голямо пространство.

Програмата за анализ на OCT1 е разделена на обработка на изображения и измерване на изображение. Обработката на изображения включва стандартизиране на изображението, калибриране на изображението, калибриране и стандартизиране на изображението, изглаждане на изображението по Гаус, изглаждане на медиана на изображението; Процедурите за измерване на изображението са по-малко, само измерване на дебелината на ретината и измерване на дебелината на слоя на нервните влакна на ретината. Въпреки това, тъй като OCT1 има по-малко процедури за сканиране и процедури за анализ, той бързо беше заменен от OCT2.

OCT2 се формира чрез надграждане на софтуера на базата на OCT1. Има и някои инструменти, които комбинират конзолата и захранващата маса в едно, за да образуват инструмент OCT2. Този инструмент намалява монитора на изображението и наблюдава OCT изображението и следи позицията на сканиране на пациента на същия компютърен екран, но операцията е същата като OCT1 Подобно, управлява се ръчно от контролния панел.

Появата на OCT3 през 2002 г. бележи нов етап в OCT технологията. В допълнение към по-удобния за потребителя оперативен интерфейс на OCT3, всички операции могат да се извършват на компютъра с мишката, а неговите програми за сканиране и анализ стават все по-съвършени. По-важното е, че разделителната способност на OCT3 е по-висока, неговата аксиална разделителна способност е ≤10 μm, а неговата странична резолюция е 20 μm. Броят на аксиалните проби, придобити от OCT3, се е увеличил от 128 на 768 в оригиналното 1 A-сканиране. Следователно интегралът на OCT3 се е увеличил от 131 072 на 786 432 и йерархичната структура на изображението на напречното сечение на сканираната тъкан е по-ясна.