teknologi pengimejan OCT

Struktur dan prinsip asas tomografi koheren optik.

Tomografi koheren optikadalah berdasarkan prinsip interferometer, menggunakan cahaya koheren lemah inframerah dekat untuk menyinari tisu yang akan diuji, dan menjana gangguan berdasarkan koheren cahaya. Ia menggunakan teknologi pengesanan superheterodyne untuk mengukur keamatan cahaya yang dipantulkan untuk pengimejan tisu cetek. . Sistem OCT terdiri daripada sumber cahaya koheren rendah, interferometer Michelson gentian optik, dan sistem pengesanan fotoelektrik.

Teras OCT ialah interferometer Michelson gentian. Cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya koheren rendah Superluminescence Diod (SLD) digandingkan ke dalam gentian mod tunggal, dan dibahagikan kepada dua laluan oleh pengganding gentian 2×2. Satu cara ialah cahaya rujukan yang disatukan oleh kanta dan dikembalikan dari cermin satah. ; Yang lain ialah rasuk pensampelan yang difokuskan oleh kanta kepada sampel yang diuji.

Lampu rujukan dikembalikan oleh reflektor dan cahaya berselerak belakang sampel di bawah ujian bergabung pada pengesan. Apabila perbezaan laluan optik antara keduanya berada dalam panjang koheren sumber cahaya, gangguan berlaku. Isyarat keluaran pengesan mencerminkan penyerakan belakang medium. Ke arah intensiti hamburan.

Imbas cermin dan rekod kedudukan spatialnya, supaya cahaya rujukan mengganggu cahaya berselerak belakang dari kedalaman yang berbeza dalam medium. Mengikut kedudukan cermin dan keamatan isyarat gangguan yang sepadan, data pengukuran kedalaman yang berbeza (arah z) sampel diperolehi. Kemudian digabungkan dengan pengimbasan rasuk pensampelan dalam satah x-y, hasilnya diproses oleh komputer untuk mendapatkan maklumat struktur tiga dimensi sampel.

Perkembangan teknologi pengimejan OCT

Dengan penggunaan ultrasound yang meluas dalam bidang oftalmologi, orang ramai berharap untuk membangunkan kaedah pengesanan resolusi yang lebih tinggi. Kemunculan Ultrasound Biomicroscope (UBM) memenuhi keperluan ini pada tahap tertentu. Ia boleh melakukan pengimejan beresolusi tinggi bagi segmen anterior dengan menggunakan gelombang bunyi frekuensi yang lebih tinggi. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh pengecilan pantas gelombang bunyi frekuensi tinggi dalam tisu biologi, kedalaman pengesanannya terhad pada tahap tertentu. Jika gelombang cahaya digunakan dan bukannya gelombang bunyi, bolehkah kecacatan itu dikompensasikan?

Pada tahun 1987, Takada et al. membangunkan kaedah interferometri koheren rendah optik, yang dibangunkan menjadi kaedah untuk pengukuran optik resolusi tinggi dengan sokongan gentian optik dan komponen optoelektronik; Youngquist et al. membangunkan reflektor koheren optik yang sumber cahayanya ialah Diod pemancar cahaya super yang digandingkan terus dengan gentian optik. Satu lengan instrumen yang mengandungi cermin rujukan terletak di dalam, manakala gentian optik di lengan yang lain disambungkan ke peranti seperti kamera. Ini telah meletakkan asas teori dan teknikal untuk kemunculan OCT.

Pada tahun 1991, David Huang, seorang saintis Cina di MIT, menggunakan OCT yang dibangunkan untuk mengukur retina terpencil dan arteri koronari. Oleh kerana OCT mempunyai resolusi tinggi yang tidak pernah berlaku sebelum ini, sama seperti biopsi optik, ia telah dibangunkan dengan cepat untuk pengukuran dan pengimejan tisu biologi.

Disebabkan oleh ciri optik mata, teknologi OCT berkembang paling pantas dalam aplikasi klinikal oftalmologi. Sebelum 1995, saintis seperti Huang menggunakan OCT untuk mengukur dan imej tisu seperti retina, kornea, ruang anterior dan iris mata manusia in vitro dan in vivo, terus menambah baik teknologi OCT. Selepas beberapa tahun penambahbaikan, sistem OCT telah dipertingkatkan lagi dan dibangunkan menjadi alat pengesanan praktikal klinikal, dijadikan instrumen komersial, dan akhirnya mengesahkan keunggulannya dalam fundus dan pengimejan retina. OCT digunakan secara rasmi di klinik oftalmologi pada tahun 1995.

Pada tahun 1997, OCT digunakan secara beransur-ansur dalam dermatologi, saluran penghadaman, sistem kencing dan pemeriksaan kardiovaskular. Esofagus, gastrousus, sistem kencing OCT dan OCT kardiovaskular adalah semua pemeriksaan invasif, serupa dengan endoskop dan kateter, tetapi dengan resolusi yang lebih tinggi dan boleh memerhati ultrastruktur. OCT kulit ialah pemeriksaan sentuhan, dan ultrastruktur juga boleh diperhatikan.

OCT awal yang digunakan dalam amalan klinikal ialah OCT1, yang terdiri daripada konsol dan konsol kuasa. Konsol termasuk komputer OCT, monitor OCT, panel kawalan dan skrin pemantauan; stesen janakuasa termasuk sistem pemerhatian fundus dan sistem kawalan cahaya gangguan. Memandangkan konsol dan platform kuasa adalah peranti yang agak bebas, dan kedua-duanya disambungkan dengan wayar, instrumen mempunyai volum yang lebih besar dan ruang yang lebih besar.

Program analisis OCT1 dibahagikan kepada pemprosesan imej dan pengukuran imej. Pemprosesan imej termasuk penyeragaman imej, penentukuran imej, penentukuran dan penyeragaman imej, pelicinan Gaussian imej, pelicinan median imej; prosedur pengukuran imej adalah kurang, hanya ukuran ketebalan retina dan ukuran ketebalan lapisan gentian saraf retina. Walau bagaimanapun, kerana OCT1 mempunyai prosedur pengimbasan dan prosedur analisis yang lebih sedikit, ia telah digantikan dengan cepat oleh OCT2.

OCT2 dibentuk oleh peningkatan perisian berdasarkan OCT1. Terdapat juga beberapa instrumen yang menggabungkan konsol dan jadual kuasa menjadi satu untuk membentuk instrumen OCT2. Instrumen ini mengurangkan monitor imej dan memerhati imej OCT dan memantau kedudukan pengimbasan pesakit pada skrin komputer yang sama, tetapi operasinya sama seperti OCT1 Similar, ia dikendalikan secara manual pada panel kawalan.

Kemunculan OCT3 pada tahun 2002 menandakan tahap baharu teknologi OCT. Selain antara muka operasi OCT3 yang lebih mesra pengguna, semua operasi boleh dilakukan pada komputer dengan tetikus, dan program pengimbasan dan analisisnya menjadi lebih dan lebih sempurna. Lebih penting lagi, peleraian OCT3 lebih tinggi, peleraian paksinya ialah ≤10 μm, dan peleraian sisinya ialah 20 μm. Bilangan sampel paksi yang diperoleh oleh OCT3 telah meningkat daripada 128 kepada 768 dalam imbasan 1 A asal. Oleh itu, kamiran OCT3 telah meningkat daripada 131 072 kepada 786 432, dan struktur hierarki imej keratan rentas tisu yang diimbas adalah lebih jelas.