Tecnologia di imaging OCT

La struttura ei principi di base della tomografia a coerenza ottica.

Tomografia a coerenza otticasi basa sul principio dell'interferometro, utilizza una debole luce coerente nel vicino infrarosso per irradiare il tessuto da testare e genera interferenze basate sulla coerenza della luce. Utilizza la tecnologia di rilevamento della supereterodina per misurare l'intensità della luce riflessa per l'imaging dei tessuti superficiali. . Il sistema OCT è composto da una sorgente luminosa a bassa coerenza, un interferometro Michelson a fibra ottica e un sistema di rilevamento fotoelettrico.

Il cuore dell'OCT è l'interferometro di Michelson in fibra. La luce emessa dalla sorgente luminosa a bassa coerenza Superluminescence Diode (SLD) è accoppiata alla fibra monomodale ed è divisa in due percorsi dall'accoppiatore in fibra 2×2. Un modo è la luce di riferimento che viene collimata dall'obiettivo e restituita dallo specchio piano. ; L'altro è il raggio di campionamento focalizzato dall'obiettivo sul campione in prova.

La luce di riferimento restituita dal riflettore e la luce retrodiffusa del campione in prova si fondono sul rivelatore. Quando la differenza di percorso ottico tra i due rientra nella lunghezza di coerenza della sorgente luminosa, si verifica un'interferenza. Il segnale di uscita del rivelatore riflette la retrodiffusione del mezzo. Verso l'intensità della dispersione.

Scansiona lo specchio e registra la sua posizione spaziale, in modo che la luce di riferimento interferisca con la luce retrodiffusa da diverse profondità nel mezzo. In base alla posizione dello specchio e alla corrispondente intensità del segnale di interferenza, si ottengono i dati di misurazione di diverse profondità (direzione z) del campione. Quindi, combinato con la scansione del fascio di campionamento nel piano xy, il risultato viene elaborato dal computer per ottenere le informazioni sulla struttura tridimensionale del campione.

Lo sviluppo della tecnologia di imaging OCT

Con l'applicazione diffusa degli ultrasuoni nel campo dell'oftalmologia, le persone sperano di sviluppare un metodo di rilevamento a risoluzione più elevata. L'emergere del biomicroscopio a ultrasuoni (UBM) soddisfa in una certa misura questo requisito. Può eseguire immagini ad alta risoluzione del segmento anteriore utilizzando onde sonore a frequenza più elevata. Tuttavia, a causa della rapida attenuazione delle onde sonore ad alta frequenza nei tessuti biologici, la sua profondità di rilevamento è limitata in una certa misura. Se si utilizzano onde luminose al posto delle onde sonore, si possono compensare i difetti?

Nel 1987 Takada et al. ha sviluppato un metodo di interferometria ottica a bassa coerenza, che è stato sviluppato in un metodo per la misurazione ottica ad alta risoluzione con il supporto di fibre ottiche e componenti optoelettronici; Youngquist et al. ha sviluppato un riflettometro ottico coerente la cui sorgente luminosa è un diodo super luminoso accoppiato direttamente a una fibra ottica. All'interno si trova un braccio dello strumento contenente uno specchio di riferimento, mentre la fibra ottica nell'altro braccio è collegata a un dispositivo simile a una fotocamera. Questi hanno gettato le basi teoriche e tecniche per l'emergere di OCT.

Nel 1991, David Huang, uno scienziato cinese del MIT, ha utilizzato l'OCT sviluppato per misurare la retina isolata e le arterie coronarie. Poiché l'OCT ha un'elevata risoluzione senza precedenti, simile alla biopsia ottica, è stato rapidamente sviluppato per la misurazione e l'imaging dei tessuti biologici.

A causa delle caratteristiche ottiche dell'occhio, la tecnologia OCT si sta sviluppando più rapidamente nelle applicazioni cliniche oftalmiche. Prima del 1995, scienziati come Huang usavano l'OCT per misurare e visualizzare tessuti come la retina, la cornea, la camera anteriore e l'iride degli occhi umani in vitro e in vivo, migliorando continuamente la tecnologia OCT. Dopo diversi anni di miglioramento, il sistema OCT è stato ulteriormente migliorato e sviluppato in uno strumento di rilevamento clinicamente pratico, trasformato in uno strumento commerciale e, infine, ha confermato la sua superiorità nell'imaging del fundus e della retina. L'OCT è stato ufficialmente utilizzato nelle cliniche di oftalmologia nel 1995.

Nel 1997, l'OCT è stato gradualmente utilizzato in dermatologia, apparato digerente, sistema urinario ed esami cardiovascolari. Esofago, gastrointestinale, OCT del sistema urinario e OCT cardiovascolare sono tutti esami invasivi, simili a endoscopi e cateteri, ma con una risoluzione più elevata e possono osservare le ultrastrutture. Skin OCT è un'ispezione di contatto e si può anche osservare l'ultrastruttura.

L'OCT iniziale utilizzato nella pratica clinica è OCT1, che è composto da una console e una console di alimentazione. La console include un computer OCT, un monitor OCT, un pannello di controllo e uno schermo di monitoraggio; la centrale comprende un sistema di osservazione del fondo oculare e un sistema di controllo della luce di interferenza. Poiché la console e la piattaforma di alimentazione sono dispositivi relativamente indipendenti e i due sono collegati tramite cavi, lo strumento ha un volume maggiore e uno spazio maggiore.

Il programma di analisi di OCT1 è suddiviso in elaborazione delle immagini e misurazione delle immagini. L'elaborazione delle immagini include la standardizzazione dell'immagine, la calibrazione dell'immagine, la calibrazione e la standardizzazione dell'immagine, l'attenuazione gaussiana dell'immagine, l'attenuazione della mediana dell'immagine; le procedure di misurazione dell'immagine sono inferiori, solo la misurazione dello spessore retinico e la misurazione dello spessore dello strato di fibre nervose retiniche. Tuttavia, poiché OCT1 ha meno procedure di scansione e procedure di analisi, è stato rapidamente sostituito da OCT2.

OCT2 è formato dall'aggiornamento del software sulla base di OCT1. Ci sono anche alcuni strumenti che combinano la console e il power table in uno per formare uno strumento OCT2. Questo strumento riduce il monitor dell'immagine e osserva l'immagine OCT e monitora la posizione di scansione del paziente sullo stesso schermo del computer, ma il funzionamento è lo stesso di OCT1 Simile, viene azionato manualmente sul pannello di controllo.

La comparsa di OCT3 nel 2002 ha segnato una nuova fase della tecnologia OCT. Oltre all'interfaccia operativa più intuitiva di OCT3, tutte le operazioni possono essere eseguite sul computer con il mouse e i suoi programmi di scansione e analisi stanno diventando sempre più perfetti. Ancora più importante, la risoluzione di OCT3 è maggiore, la sua risoluzione assiale è ‰¤10 μm e la sua risoluzione laterale è 20 μm. Il numero di campioni assiali acquisiti da OCT3 è aumentato da 128 a 768 nell'originale 1 A-scan. Pertanto, l'integrale di OCT3 è aumentato da 131 072 a 786 432 e la struttura gerarchica dell'immagine della sezione trasversale del tessuto scansionata è più chiara.