OCT imaging teknolohiya

Ang istraktura at pangunahing mga prinsipyo ng optical coherence tomography.

Optical coherence tomographyay batay sa prinsipyo ng interferometer, gumagamit ng near-infrared na mahinang coherent na ilaw upang i-irradiate ang tissue na susuriin, at bumubuo ng interference batay sa pagkakaugnay ng liwanag. Gumagamit ito ng superheterodyne detection technology para sukatin ang intensity ng reflected light para sa superficial tissue imaging. . Ang OCT system ay binubuo ng isang low-coherence light source, isang fiber-optic Michelson interferometer, at isang photoelectric detection system.

Ang core ng OCT ay ang fiber Michelson interferometer. Ang liwanag na ibinubuga ng low-coherence light source na Superluminescence Diode (SLD) ay pinagsama sa single-mode fiber, at nahahati sa dalawang landas ng 2×2 fiber coupler. Ang isang paraan ay ang reference na ilaw na pinagsama-sama ng lens at ibinalik mula sa salamin ng eroplano. ; Ang isa pa ay ang sampling beam na nakatutok ng lens sa sample na sinusuri.

Ang reference na ilaw na ibinalik ng reflector at ang backscattered na ilaw ng sample sa ilalim ng pagsubok ay sumanib sa detector. Kapag ang pagkakaiba ng optical path sa pagitan ng dalawa ay nasa loob ng coherence length ng light source, nangyayari ang interference. Ang output signal ng detector ay sumasalamin sa backscatter ng medium. Patungo sa scattering intensity.

I-scan ang salamin at itala ang spatial na posisyon nito, upang ang reference light ay makagambala sa backscattered na liwanag mula sa iba't ibang lalim sa medium. Ayon sa posisyon ng salamin at ang kaukulang interference signal intensity, ang data ng pagsukat ng iba't ibang lalim (z direksyon) ng sample ay nakuha. Pagkatapos ay isinama sa pag-scan ng sampling beam sa x-y plane, ang resulta ay pinoproseso ng computer upang makuha ang tatlong-dimensional na impormasyon ng istraktura ng sample.

Ang pag-unlad ng teknolohiya ng OCT imaging

Sa malawakang paggamit ng ultrasound sa larangan ng ophthalmology, umaasa ang mga tao na bumuo ng mas mataas na paraan ng pagtuklas ng resolusyon. Ang paglitaw ng Ultrasound Biomicroscope (UBM) ay nakakatugon sa kinakailangang ito sa isang tiyak na lawak. Maaari itong magsagawa ng high-resolution na imaging ng anterior segment sa pamamagitan ng paggamit ng mas mataas na frequency sound wave. Gayunpaman, dahil sa mabilis na pagpapahina ng mga high-frequency na sound wave sa mga biological na tisyu, ang lalim ng pagtuklas nito ay limitado sa isang tiyak na lawak. Kung ang mga light wave ay ginagamit sa halip na mga sound wave, maaari bang mabayaran ang mga depekto?

Noong 1987, si Takada et al. bumuo ng isang optical low-coherence interferometry method, na binuo sa isang paraan para sa high-resolution na optical measurement na may suporta ng fiber optics at optoelectronic na mga bahagi; Youngquist et al. bumuo ng optical coherent reflectometer na ang pinagmumulan ng ilaw ay Isang super light-emitting diode na direktang pinagsama sa isang optical fiber. Ang isang braso ng instrumento na naglalaman ng reference mirror ay matatagpuan sa loob, habang ang optical fiber sa kabilang braso ay nakakonekta sa isang device na parang camera. Ang mga ito ay naglatag ng teoretikal at teknikal na batayan para sa paglitaw ng OCT.

Noong 1991, ginamit ni David Huang, isang Chinese scientist sa MIT, ang binuong OCT upang sukatin ang nakahiwalay na retina at coronary arteries. Dahil ang OCT ay may hindi pa nagagawang mataas na resolution, katulad ng optical biopsy, mabilis itong binuo para sa pagsukat at imaging ng mga biological na tisyu.

Dahil sa mga optical na katangian ng mata, ang teknolohiya ng OCT ay pinakamabilis na umuunlad sa mga klinikal na aplikasyon ng ophthalmology. Bago ang 1995, ginamit ng mga siyentipiko tulad ni Huang ang OCT upang sukatin at ilarawan ang mga tisyu tulad ng retina, cornea, anterior chamber at iris ng in vitro at in vivo na mata ng tao, na patuloy na pinapahusay ang teknolohiya ng OCT. Pagkatapos ng ilang taon ng pagpapabuti, ang sistema ng OCT ay higit na napabuti at binuo sa isang klinikal na praktikal na tool sa pagtuklas, ginawang isang komersyal na instrumento, at sa wakas ay nakumpirma ang higit na kahusayan nito sa fundus at retinal imaging. Ang OCT ay opisyal na ginamit sa mga klinika ng ophthalmology noong 1995.

Noong 1997, unti-unting ginamit ang OCT sa dermatology, digestive tract, urinary system at cardiovascular examinations. Ang esophagus, gastrointestinal, urinary system OCT at cardiovascular OCT ay pawang mga invasive na pagsusuri, katulad ng mga endoscope at catheter, ngunit may mas mataas na resolution at maaaring mag-obserba ng mga ultrastructure. Ang skin OCT ay isang contact inspection, at ang ultrastructure ay maaari ding obserbahan.

Ang unang OCT na ginamit sa klinikal na kasanayan ay OCT1, na binubuo ng console at power console. Kasama sa console ang isang OCT computer, isang OCT monitor, isang control panel at isang monitoring screen; ang power station ay may kasamang fundus observation system at interference light control system. Dahil ang console at ang power platform ay medyo independiyenteng mga aparato, at ang dalawa ay konektado sa pamamagitan ng mga wire, ang instrumento ay may mas malaking volume at mas malaking espasyo.

Ang programa ng pagsusuri ng OCT1 ay nahahati sa pagproseso ng imahe at pagsukat ng imahe. Kasama sa pagpoproseso ng imahe ang standardisasyon ng imahe, pagkakalibrate ng imahe, pagkakalibrate at standardisasyon ng imahe, pagpapakinis ng Gaussian ng imahe, panggitna na pagpapakinis ng imahe; Ang mga pamamaraan sa pagsukat ng imahe ay mas mababa, tanging ang pagsukat ng kapal ng retinal at pagsukat ng kapal ng layer ng retinal nerve fiber. Gayunpaman, dahil ang OCT1 ay may mas kaunting mga pamamaraan sa pag-scan at mga pamamaraan ng pagsusuri, mabilis itong napalitan ng OCT2.

Ang OCT2 ay nabuo sa pamamagitan ng pag-upgrade ng software batay sa OCT1. Mayroon ding ilang mga instrumento na pinagsama ang console at ang power table sa isa upang bumuo ng isang OCT2 instrument. Binabawasan ng instrumento na ito ang monitor ng imahe at inoobserbahan ang imahe ng OCT at sinusubaybayan ang posisyon ng pag-scan ng pasyente sa parehong screen ng computer, ngunit ang operasyon ay pareho sa OCT1 Similar, ito ay manual na pinapatakbo sa control panel.

Ang hitsura ng OCT3 noong 2002 ay minarkahan ng isang bagong yugto ng teknolohiya ng OCT. Bilang karagdagan sa mas madaling gamitin na interface ng operasyon ng OCT3, lahat ng mga operasyon ay maaaring gawin sa computer gamit ang mouse, at ang mga programa sa pag-scan at pagsusuri nito ay nagiging mas perpekto. Higit sa lahat, ang resolution ng OCT3 ay mas mataas, ang axial resolution nito ay ≤10 μm, at ang lateral resolution nito ay 20 μm. Ang bilang ng mga axial sample na nakuha ng OCT3 ay tumaas mula 128 hanggang 768 sa orihinal na 1 A-scan. Samakatuwid, ang integral ng OCT3 ay tumaas mula 131 072 hanggang 786 432, at ang hierarchical na istraktura ng na-scan na tissue cross-sectional na imahe ay mas malinaw.