Optisen koheesion tomografia

optisen koheesion tomografia (lokakuu) ei-invasiivisena kuvantamismenetelmänä käytetään pääasiassa lääketieteessä. Eri kankaiden erilaiset heijastus- ja sirontaominaisuudet ovat tämän menetelmän perusta. Suhteellisen uudena menetelmänä MMA on vakiinnuttanut asemansa yhä useammilla sovellusalueilla.

Mikä on optisen johdonmukaisuuden tomografia?

Optisen koherenssitomografian fyysinen perusta on häiriökuvion luominen, kun referenssiaallot päällekkäin heijastuvien aaltojen kanssa. Ratkaiseva tekijä on valon koherenssipituus.

Koherenttipituus edustaa kahden valonsäteen välistä maksimaalista siirtoajan eroa, joka päällekkäin sallii silti vakaan häiriökuvion syntymisen. Optisessa koherenttomografiassa käytetään lyhyen koherenssipituuden omaavaa interferometrin avulla valoa sirontamateriaalien etäisyyksien määrittämiseen.

Tätä tarkoitusta varten tutkitaan tutkittavan kehon alue lääketieteessä pisteissä. Menetelmä mahdollistaa hyvän syvyystutkimuksen sirontakudokseen käytetyn säteilyn korkean tunkeutumissyvyyden (1-3 mm) takia. Samalla on myös korkea aksiaalinen resoluutio suurella mittausnopeudella. Optinen koherenssitomografia edustaa siten sonografian optista vastinetta.

Toiminta, vaikutus ja tavoitteet

Optisen koheesion tomografiamenetelmä perustuu valkoisen valon interferometriaan. Se käyttää referenssivalon superpositio heijastuneen valon kanssa muodostamaan häiriökuvion. Näytteen syvyysprofiili voidaan määrittää. Lääketieteessä tämä tarkoittaa syvempien kudosleikkeiden tutkimista, joita ei voida saavuttaa tavanomaisella mikroskopialla. Kaksi aallonpituusaluetta ovat erityisen mielenkiintoisia mittauksissa.

Yhtäältä tämä on spektrialue aallonpituudella 800 nm.Tämä spektrialue tarjoaa hyvän resoluution. Toisaalta valo, jonka aallonpituus on 1300 nm, tunkeutuu erityisen syvälle kudokseen ja mahdollistaa erityisen hyvän syvyysanalyysin. Nykyään käytetään kahta pääasiallista OCT-sovellusmenetelmää, aika-alueen OCT-järjestelmiä ja Fourier-alueen OCT-järjestelmiä. Molemmissa järjestelmissä viritysvalo jaetaan vertailu- ja näytevaloon interferometrillä, jolloin häiriö heijastuvalle säteilylle tapahtuu.

Ohjaamalla näytepalkki sivusuunnassa tutkimusalueen yli, tallennetaan poikkileikkauskuvia, jotka yhdistetään kokonaisäänityksen muodostamiseksi. Aika-alueen OCT-järjestelmä perustuu lyhytkoherenttiin, laajakaistavaloon, joka tuottaa häiriösignaalin vain, kun interferometrin molemmat käsivarret ovat sopusoinnussa. Vertailupeilin sijainti on läpäistävä takaisinsiron amplitudin määrittämiseksi. Peilin mekaanisesta liikkeestä johtuen näyttöä varten tarvittava aika on liian korkea, joten tämä menetelmä ei sovellu nopeaan kuvantamiseen.

Vaihtoehtoinen Fourier Domain OCT -menetelmä toimii häiriintyneen valon spektrin hajoamisen periaatteella. Koko syvyystieto tallennetaan samanaikaisesti ja signaali-kohinasuhde paranee merkittävästi. Laserit toimivat valonlähteinä, jotka skannaavat vähitellen tutkittavat ruumiinosat. Optisen koherenssitomografian sovellusalueet ovat pääasiassa lääketieteessä ja tässä erityisesti silmätautien, syövän diagnostiikan ja ihon tutkimuksissa. Erilaiset taitekertoimet kyseisten kudososien rajapinnoissa määritetään heijastuneen valon ja referenssivalon häiriökuvion avulla ja esitetään kuvana.

Oftalmologiassa tutkitaan pääasiassa sydänhaavaa. Kilpailevat tekniikat, kuten konfokaalimikroskooppi, eivät pysty kuvaamaan verkkokalvon kerrosrakennetta riittävästi. Muiden menetelmien avulla ihmisen silmä on joskus liian stressaantunut. Erityisesti silmädiagnostiikan alalla MMA on osoittautunut erittäin hyödylliseksi, varsinkin kun kontaktiton mittaus sulkee pois myös infektion ja psykologisen stressin vaaran. MMA: lle avataan parhaillaan uusia näkökulmia sydän- ja verisuonikuvantamisen alalla.

Suonensisäinen optinen koherenttomografia perustuu infrapunavalon käyttöön. Täällä MMA tarjoaa tietoa plakeista, leikkeistä, trommista tai jopa stentin mitoista. Sitä käytetään myös kuvaamaan verisuonten morfologisia muutoksia. Lääketieteellisten sovellusten lisäksi optinen koherenttomografia valloittaa myös käyttöalueita yhä enemmän materiaalien testauksessa, tuotantoprosessien seuraamisessa tai laadunvalvonnassa.

Riskit, sivuvaikutukset ja vaarat

Optisella koherenssitomografialla on monia etuja verrattuna muihin menetelmiin. Se ei ole invasiivinen ja kontaktivapausmenetelmä. Tämä mahdollistaa infektioiden leviämisen ja psykologisen stressin esiintymisen välttämisen. Lisäksi MMA: issa ei käytetä ionisoivaa säteilyä.

Käytetty sähkömagneettinen säteily vastaa suurelta osin taajuusalueita, joille ihmiset altistuvat päivittäin. Toinen OCT: n suuri etu on, että syvyyden resoluutio ei riipu poikittaisresoluutiosta. Klassisessa mikroskopiassa käytetyt ohuet leikkeet eivät ole enää tarpeellisia, koska prosessi perustuu puhtaasti optiseen heijastumiseen. Käytetyn säteilyn tunkeutumissyvyyden vuoksi eläviin kudoksiin voi muodostua mikroskooppisia kuvia.

Menetelmän toimintaperiaate on erittäin valikoiva, joten jopa hyvin pienet signaalit voidaan havaita ja osoittaa tietylle syvyydelle. Siksi OCT on erityisen sopiva valoherkän kudoksen tutkimiseen. OCT: n käytön rajoitukset johtuvat sähkömagneettisen säteilyn aallonpituudesta riippuvasta tunkeutumissyvyydestä ja kaistanleveydestä riippuvasta resoluutiosta. Laajakaistaisia ​​lasereita on kuitenkin kehitetty vuodesta 1996 lähtien, ja niiden syvyysresoluutio on edelleen edistynyt.

UHR-OCT: n (erittäin korkearesoluutioinen OCT) kehityksen jälkeen on jopa ollut mahdollista näyttää ihmisen syöpäsoluissa olevan solun sisäisiä rakenteita. Koska MMA on edelleen hyvin nuori menettely, kaikkia mahdollisuuksia ei ole käytetty loppuun. Optinen koherentitomografia on houkutteleva, koska se ei aiheuta terveysriskiä, ​​sen erottelutarkkuus on erittäin nopea ja erittäin nopea.