Τομογραφία οπτικής συνοχής

ο οπτική τομογραφία συνοχής (ΥΧΕ) ως μέθοδος μη επεμβατικής απεικόνισης χρησιμοποιείται κυρίως στην ιατρική. Οι διαφορετικές ιδιότητες ανάκλασης και σκέδασης διαφορετικών υφασμάτων αποτελούν τη βάση αυτής της μεθόδου. Ως μια σχετικά νέα μέθοδος, η ΥΧΕ βρίσκεται σήμερα σε όλο και περισσότερους τομείς εφαρμογής.

Τι είναι η Τομογραφία Οπτικής Συνοχής;

Η φυσική βάση της τομογραφίας οπτικής συνοχής είναι η δημιουργία ενός μοτίβου παρεμβολών όταν τα κύματα αναφοράς υπερτίθενται σε ανακλώμενα κύματα. Ο αποφασιστικός παράγοντας είναι το μήκος συνοχής του φωτός.

Το μήκος συνοχής αντιπροσωπεύει τη μέγιστη διαφορά στο χρόνο διέλευσης δύο φωτεινών ακτίνων οι οποίες, όταν υπερτίθενται, εξακολουθούν να επιτρέπουν την εμφάνιση ενός σταθερού μοτίβου παρεμβολών. Η οπτική τομογραφία συνοχής χρησιμοποιεί φως με μικρό μήκος συνοχής με τη βοήθεια ενός συμβολομέτρου για τον προσδιορισμό των αποστάσεων των υλικών διασποράς.

Για το σκοπό αυτό, στην ιατρική, η περιοχή του προς εξέταση σώματος σαρώνεται σε σημεία. Η μέθοδος επιτρέπει μια καλή έρευνα βάθους λόγω του μεγάλου βάθους διείσδυσης (1-3 mm) της ακτινοβολίας που χρησιμοποιείται στον ιστό σκέδασης. Ταυτόχρονα, υπάρχει επίσης υψηλή αξονική ανάλυση σε υψηλή ταχύτητα μέτρησης. Η τομογραφία οπτικής συνοχής αντιπροσωπεύει έτσι το οπτικό αντίστοιχο της υπερηχογραφίας.

Λειτουργία, αποτέλεσμα & στόχοι

Η μέθοδος τομογραφίας οπτικής συνοχής βασίζεται στην ενδομετρία λευκού φωτός. Χρησιμοποιεί την υπέρθεση του φωτός αναφοράς με ανακλώμενο φως για να σχηματίσει ένα μοτίβο παρεμβολών. Το προφίλ βάθους ενός δείγματος μπορεί να προσδιοριστεί. Για την ιατρική, αυτό σημαίνει εξέταση βαθύτερων τμημάτων ιστών που δεν μπορούν να επιτευχθούν με συμβατική μικροσκοπία. Δύο μετρήσεις μήκους κύματος είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσες για τις μετρήσεις.

Από τη μία πλευρά, αυτό είναι το φασματικό εύρος σε μήκος κύματος 800 nm. Αυτό το φασματικό εύρος παρέχει καλή ανάλυση. Από την άλλη πλευρά, το φως με μήκος κύματος 1300 nm διεισδύει ιδιαίτερα βαθιά στον ιστό και επιτρέπει ιδιαίτερα καλή ανάλυση βάθους. Σήμερα, χρησιμοποιούνται δύο βασικές μέθοδοι εφαρμογής του OCT, τα συστήματα OCT domain time και τα συστήματα OCT του Fourier. Και στα δύο συστήματα, το φως διέγερσης διαχωρίζεται σε φως αναφοράς και δείγματος μέσω ενός συμβολομέτρου, όπου συμβαίνει παρεμβολή στην ανακλώμενη ακτινοβολία.

Με πλευρική εκτροπή της δέσμης δείγματος πάνω από την περιοχή εξέτασης, καταγράφονται εικόνες τμημάτων, οι οποίες συγχωνεύονται σε μια συνολική εγγραφή. Το σύστημα Time Domain OCT βασίζεται σε βραχυπρόθεσμο, ευρυζωνικό φως, το οποίο παράγει ένα σήμα παρεμβολής μόνο όταν τα δύο μήκη βραχίονα αντιστοιχούν στο ιντερφερόμετρο. Πρέπει να περάσετε τη θέση του καθρέφτη αναφοράς για να προσδιορίσετε το πλάτος της πίσω οθόνης. Λόγω της μηχανικής κίνησης του καθρέφτη, ο χρόνος που απαιτείται για την οθόνη είναι πολύ υψηλός, έτσι ώστε αυτή η μέθοδος δεν είναι κατάλληλη για γρήγορη απεικόνιση.

Η εναλλακτική μέθοδος Fourier Domain OCT λειτουργεί με βάση την αρχή της φασματικής αποσύνθεσης του παρεμποδισμένου φωτός. Αυτό σημαίνει ότι ολόκληρη η πληροφορία βάθους καταγράφεται ταυτόχρονα και η αναλογία σήματος προς θόρυβο βελτιώνεται σημαντικά. Τα λέιζερ χρησιμεύουν ως πηγές φωτός, οι οποίες σταδιακά σαρώνουν τα προς εξέταση μέρη του σώματος. Οι τομείς εφαρμογής της τομογραφίας οπτικής συνοχής είναι κυρίως στην ιατρική και εδώ ιδιαίτερα στην οφθαλμολογία, τη διάγνωση καρκίνου και τις εξετάσεις δέρματος. Οι διαφορετικοί δείκτες διάθλασης στις διεπαφές των σχετικών τμημάτων ιστού προσδιορίζονται μέσω του μοτίβου παρεμβολής του ανακλώμενου φωτός με το φως αναφοράς και εμφανίζονται ως εικόνα.

Στην οφθαλμολογία, το fundus εξετάζεται κυρίως. Οι ανταγωνιστικές τεχνικές, όπως το συνεστιακό μικροσκόπιο, δεν μπορούν να απεικονίσουν επαρκώς τη στρωματοποιημένη δομή του αμφιβληστροειδούς. Με άλλες διαδικασίες, το ανθρώπινο μάτι μερικές φορές είναι πολύ αγχωμένο. Ειδικότερα, στον τομέα της διαγνωστικής των ματιών, το OCT έχει αποδειχθεί πολύ επωφελές, ειδικά επειδή η μέτρηση χωρίς επαφή αποκλείει επίσης τον κίνδυνο μόλυνσης και ψυχολογικού στρες. Νέες προοπτικές ανοίγουν επί του παρόντος για ΥΧΕ στον τομέα της καρδιαγγειακής απεικόνισης.

Η τομογραφία ενδοαγγειακής οπτικής συνοχής βασίζεται στη χρήση υπέρυθρου φωτός. Εδώ το OCT παρέχει πληροφορίες σχετικά με διαστάσεις πλακών, διατομών, θρόμβων ή ακόμη και στεντ. Χρησιμοποιείται επίσης για τον χαρακτηρισμό μορφολογικών αλλαγών στα αιμοφόρα αγγεία. Εκτός από τις ιατρικές εφαρμογές, η τομογραφία οπτικής συνοχής κατακτά επίσης όλο και περισσότερο τομείς εφαρμογής σε δοκιμές υλικών, για παρακολούθηση διαδικασιών παραγωγής ή για έλεγχο ποιότητας.

Κίνδυνοι, παρενέργειες & κίνδυνοι

Η τομογραφία οπτικής συνοχής έχει πολλά πλεονεκτήματα έναντι άλλων μεθόδων. Είναι μια μη επεμβατική και ανέπαφη διαδικασία. Αυτό επιτρέπει την αποφυγή της μετάδοσης λοιμώξεων και της εμφάνισης ψυχολογικού στρες. Επιπλέον, δεν χρησιμοποιείται ιονίζουσα ακτινοβολία στις ΥΧΕ.

Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που χρησιμοποιείται αντιστοιχεί σε μεγάλο βαθμό στις περιοχές συχνοτήτων στις οποίες εκτίθενται οι άνθρωποι σε καθημερινή βάση. Ένα άλλο μεγάλο πλεονέκτημα του OCT είναι ότι η ανάλυση βάθους δεν εξαρτάται από την εγκάρσια ανάλυση. Τα λεπτά τμήματα που χρησιμοποιούνται στην κλασική μικροσκοπία δεν είναι πλέον απαραίτητα επειδή η διαδικασία βασίζεται σε καθαρά οπτική ανάκλαση. Το μεγάλο βάθος διείσδυσης της ακτινοβολίας που χρησιμοποιείται επιτρέπει τη δημιουργία μικροσκοπικών εικόνων σε ζώντες ιστούς.

Η αρχή λειτουργίας της μεθόδου είναι πολύ επιλεκτική, έτσι ώστε ακόμη και πολύ μικρά σήματα να μπορούν να ανιχνευθούν και να αντιστοιχιστούν σε ένα ορισμένο βάθος. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το OCT είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για την εξέταση ευαίσθητου στο φως ιστού. Οι περιορισμοί στη χρήση OCT προκύπτουν από το βάθος διείσδυσης που εξαρτάται από το μήκος κύματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και από την ανάλυση που εξαρτάται από το εύρος ζώνης. Ωστόσο, τα ευρυζωνικά λέιζερ έχουν αναπτυχθεί από το 1996, τα οποία έχουν περαιτέρω προηγμένη ανάλυση βάθους.

Από την ανάπτυξη του UHR-OCT (υπερ-υψηλής ανάλυσης OCT), ήταν ακόμη δυνατό να εμφανιστούν υποκυτταρικές δομές σε ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα. Δεδομένου ότι η OCT εξακολουθεί να είναι μια πολύ νεαρή διαδικασία, δεν έχουν εξαντληθεί όλες οι δυνατότητες. Η οπτική τομογραφία συνοχής είναι ελκυστική επειδή δεν ενέχει κίνδυνο για την υγεία, έχει πολύ υψηλή ανάλυση και είναι πολύ γρήγορη.