loader

Glavni

Leče

Optična koherentna tomografija (OCT, OCT)

Metoda optične koherentne tomografije (skrajšano OST (eng.) Ali OCT (rusko)) je sodobna visoko natančna neinvazivna študija različnih očesnih struktur. OCT je brezkontaktna metoda, ki strokovnjaku omogoča vizualizacijo očesnega tkiva z zelo visoko ločljivostjo (1-15 mikronov), katere natančnost je primerljiva z mikroskopskim pregledom.

Teoretične osnove metode OCT je leta 1995 razvil ameriški oftalmolog K. Pulafito, že v letih 1996-1997 pa je Carl Zeiss Meditec v klinično prakso uvedel prvo napravo za optično koherenčno tomografijo. Danes se z napravami OCT diagnosticirajo različne bolezni očesnega dna in sprednjega očesnega segmenta.

Indikacije za OST

Optična koherentna tomografija omogoča:

  • vizualizirati morfološke spremembe mrežnice in plasti živčnih vlaken ter oceniti njihovo debelino;
  • ocenite stanje glave vidnega živca;
  • preuči strukture sprednjega očesnega segmenta in njihovo relativno prostorsko razporeditev.

Metoda se lahko uporablja v oftalmologiji za diagnosticiranje številnih patologij zadnjega dela očesa, kot so:

  • degenerativne spremembe mrežnice (prirojene in pridobljene, AMD)
  • cistični edem makule in ruptura makule
  • dezinsekcija mrežnice
  • epiretinalna membrana
  • spremembe v glavi vidnega živca (nepravilnosti, edemi, atrofija)
  • diabetična retinopatija
  • tromboza centralne vene mrežnice
  • proliferativna vitreoretinopatija.

Glede patologij sprednjega dela očesa se lahko uporablja OCT:

  • za oceno kota sprednje očesne komore in delovanja drenažnih sistemov pri bolnikih z glavkomom
  • v primeru globokega keratitisa in razjed roženice
  • med pregledom roženice med pripravo in po izvedbi laserske korekcije vida in keratoplastike
  • za nadzor pri bolnikih s fakičnimi IOL ali intrastromalnimi obroči.

Video našega strokovnjaka

Kako poteka študija

Pacientu se ponudi, da pogled s pregledanim očesom pritrdi na posebno oznako, nakar zdravnik opravi vrsto slik in izbere najbolj informativno sliko, ki omogoča oceno stanja organa vida. Diagnostika je popolnoma neboleča in zahteva minimalen čas.

Za ovrednotenje rezultatov se uporablja primerjava z normativno bazo podatkov, ki se nahaja v spominu aparata za koherentno tomografijo. "Moskovska očesna klinika" uporablja sodoben visokotehnološki optični koherentni tomograf OPTOVUE RTVue100, izdelan v ZDA, ki omogoča hitro in natančno izvajanje raziskav.

Izpitne cene

Stroški optične koherentne tomografije makularne regije znašajo 2000 rubljev (za 1 oko), kirurgija optičnega živca - 2000 rubljev, OCT roženice - 1000 rubljev. Cene ostalih zdravstvenih storitev v MGK si lahko ogledate tukaj.

Vsa vaša vprašanja lahko zastavite strokovnjakom po telefonu 8 800 777-38-81 in 8 (499) 322-36-36 ali na spletu, uporabite ustrezen obrazec na spletni strani.

Načelo metode OST

Metoda nastane na podlagi razlike v odboju svetlobnih valov v različnih telesnih tkivih, odvisno od njihove strukture. Za vizualizacijo mrežničnih tkiv se uporabljajo nizkokoherentni svetlobni žarki z valovno dolžino 830 nm, za diagnozo patologij sprednjega očesnega segmenta - žarki z valovno dolžino 1310 nm. Posebna naprava, Michelsonov interferometer, meri kazalnike, kot so čas zakasnitve odsevanih žarkov in njihova intenzivnost po prehodu skozi različne očesne strukture. Med študijo se svetlobni žarek porazdeli v dva snopa: en žarek gre v posebno ogledalo (gre za kontrolno), drugi pa je usmerjen v preučevano območje. Po odboju žarkov jih zajame fotodetektor, ki tvori interferenčno sliko. Za pridobitev volumetrične slike se študija izvede v vzdolžni in prečni smeri..

Po analizi te slike z nameščeno programsko opremo naprava da rezultate študije v obliki psevdo-slike očesnih struktur. V tem primeru imajo območja z visoko stopnjo odboja svetlobnih žarkov na sliki rdeče odtenke, območja z nizko stopnjo odboja svetlobnih žarkov pa so pobarvana v hladne barve, vse do črne.

Znano je, da ima plast pigmentnega epitelija in živčnih vlaken večjo sposobnost odbijanja svetlobe, medtem ko je za jedrno in pleksiformno plast mrežnice značilna povprečna odbojnost svetlobe. Steklasto telo na tomogramu običajno postane črno, ker ta struktura oči je optično prosojna. Študija je težavna v primeru edema roženice očesa, ob krvavitvi ali motnosti optičnega medija.

Optična koherentna tomografija, OCT

Optična koherenčna tomografija z izjemno visoko ločljivostjo (UHR-OCT) je neprecenljivo orodje, ki omogoča prečni prerez ali slikanje predmeta v mikronskem merilu. Pomemben je za različne aplikacije, od analize tkiva v medicini do vizualizacije submikron struktur v proizvodnji.

Optična koherentna tomografija (OCT) omogoča prečni prerez ali 3D slikanje preiskovanega subjekta. To je velika prednost v primerjavi z alternativnimi tehnikami mikroskopije, kjer lahko preiskujete samo površino ali plitvo plast osebe.

Prerez ali 3D slikanje je pomembno za različne aplikacije, od analize tkiva v medicini do vizualizacije submikron struktur v proizvodnji.

Načelo OCT za slikanje so leta 1991 prvič pokazali profesor Huang in sod. Zelo natančen opis načel in aplikacij sta ponudila profesor Drexler z Medicinske univerze na Dunaju in profesor Fujimoto z MIT v „Optična koherentna tomografija: tehnologija in aplikacije ".

V zadnjih 20 letih je OCT postal bistveno orodje za slikanje v oftalmologiji s posebnim poudarkom na podrobni analizi mrežnice in okoliškega tkiva.

Vloge za ČDO pa niso omejene na oftalmologijo. Vse več raziskav se izvaja na področju ČDO zunaj oftalmološkega področja.

Superkontinuumski laserji SuperK ponujajo več ključnih parametrov, pomembnih za UHR-OCT:

  • Ekstremne optične pasovne širine
  • Odlična prostorska skladnost
  • Visoka gostota optične moči

Število OCT aplikacij, ki uporabljajo vire SuperK, hitro narašča.

ČDO na kratko

OCT temelji na interferometriji. Svetloba ene roke se odbije ali razprši od preiskovanega subjekta in moti svetlobo referenčne roke.

Svetloba obeh krakov izvira iz istega vira svetlobe. Dva svetlobna žarka se bosta motila, če bo razlika v dolžinah poti znotraj dolžine koherentnosti optičnega signala.

Ta koherenčni prenos omogoča sistemu zaznavanja razlikovanje med odsevi od tesno razporejenih odsevnikov, kar omogoča slikanje v visoki ločljivosti.

Občutljivost OCT je tako visoka, da lahko zazna celo šibke signale od površinskih odbojev. Na ta način je mogoče realizirati slikanje preseka - podobno kot ultrazvok - vendar z veliko višjo ločljivostjo. Dosežemo lahko globino slike nekaj mm v tkivo.

Praktična izvedba ČDO

Obstajajo različne praktične izvedbe ČDO:

  • OCT v časovni domeni (TD-OCT): Referenčno ogledalo se premika, s čimer omogoča koherenčno letenje na različnih globinah v vzorčnem kraku. To je bilo prvo spoznanje OTC in je še vedno pomembno npr. za OCT s polnim poljem, kjer vzorec motenj za celotno dvodimenzionalno matriko hkrati zazna 2D detektorska matrika (npr. CCD ali CMOS).
  • OCT spektralne domene (SD-OCT): znan tudi kot OCT Fourierjeve domene (FD-OCT), kjer je referenčno ogledalo fiksno in je interferenčni vzorec spektralno zaznan in pretvorjen v prostorske informacije s Fourierjevo transformacijo.
  • OCT na osnovi spektrometra (Sp-OCT): Širokopasovni vir (kot je vir SuperK) se uporablja za ustvarjanje interferenčnega spektra, ki ga zazna hitri spektrometer, običajno z več tisoč pikami in pod nm optično ločljivostjo.
  • OCT s pometanim izvorom (SS-OCT): Nastavljivi vir hitro skenira ustrezno spektralno območje. Spektralni odziv interferometra zazna en sam ali uravnotežen detektor.

Vsaka od teh tehnik ima različne prednosti in slabosti, zaradi česar so bolj ali manj ustrezne za nekatere aplikacije.

Vire SuperK lahko uporabimo v vseh zgornjih izvedbah. Za SS-OCT lahko SuperK uporabimo s pasovnim filtrom za hitro skeniranje, da učinkovito pometamo osrednjo valovno dolžino. Večina virov SuperK pa je uporabljenih za SD-OCT na podlagi zaznavanja spektrometra (Sp-OCT).

Kako so drugi uporabljali superkontinuumske laserje na beli svetlobi za ČDO

Članki, ki opisujejo ČDO z uporabo SuperK superkontinuuma:

  • Razkrivanje možganskih patologij z multimodalno optično koherenčno mikroskopijo vidne svetlobe in slikanjem fluorescence Antonia Lichtenegger, Johanna Gesperger, Barbara Kiesel, Martina Muck, Pablo Eugui, Danielle J. Harper, Matthias Salas, Marco Augustin, Conrad W. Merkle, Christoph K. Hitzenberger, Georg Widhalm, Adelheid Wöhrer in Bernhard Baumann, objavljeno v Journal of Biomedical Optics, Vol. 24, številka 6, 2019.
  • Zmanjšanje pik v optični koherenčni tomografiji vidne svetlobe z modulacijo skeniranja Iana Rubinoffa, Lise Beckmann, Yuanbo Wang, Amani A. Fawzi, Xiaorong Liu, Jenna Tauber, Katie Jones, Hiroshi Ishikawa, Joel S. Schuman, Roman Kuranov, Hao F. Zhang, objavljeno v Neurophotonics Vol. 6, številka 4, 2019.
  • Vzdolžno slikanje globokih možganov pri miših z optično koherenčno tomografijo vidne svetlobe skozi kronično okno lobanje z mikroprizmo, avtor Lisa Beckmann, Xian Zhang, Neil A. Nadkarni, Zhen Cai, Ayush Batra, David P. Sullivan, William A. Muller, Cheng Sun, Roman Kuranov in Hao F. Zhang, objavljeno v Biomedical Optics Express, Vol. 10, številka 10, 2019.
  • Hiperspektralna optična koherentna tomografija za in vivo vizualizacijo melanina v pigmentnem epiteliju mrežnice avtorjev Danielle J. Harper, Thomas Konegger, Marco Augustin, Kornelia Schützenberger, Pablo Eugui, Antonia Lichtenegger, Conrad W. Merkle, Christoph K. Hitzenberger, Martin Glösmann in Martin Glösmann Bernhard Baumann, objavljeno v Journal of Biophotonics, 2019.
  • Realnočasovna srednja infrardeča optična koherenčna tomografija visoke ločljivosti avtorjev Niels M. Israelsen, Christian R. Petersen, Ajanta Barh, Deepak Jain, Mikkel Jensen, Günther Hannesschläger, Peter Tidemand-Lichtenberg, Christian Pedersen, Adrian Podoleanu in Ole Bang Nature Light: Science & Applications 8, članek 11, 2019.
  • Hrup virov superkontinuuma v optični koherenčni tomografiji spektralnega področja, ki so jih opravili Mikkel Jensen, Iván Bravo Gonzalo, Rasmus Dybbro Engelsholm, Michael Maria, Niels Møller Israelsen, Adrian Podoleanu in Ole Bang, objavljeno v Journal of the Optical Society of America B, 36 (2) : A154, februar 2019.
  • Potencial kontrastnih snovi za izboljšanje in vivo konfokalne mikroskopije in optične koherentne tomografije v dermatologiji: Pregled Hans C. Ring, Niels M. Israelsen, Ole Bang, Merete Haedersdal in Mette Mogensen, objavljeno v Journal of Biophotonics, Vol. 12. številka 6, marec 2019.
  • VIS-OCT odpira oči novim pristopom - pozornost in naložbe bi lahko revolucionirale aplikacije pri videnju in zdravljenju očesnih bolezni. Hao F. Zhang, Northwestern University in Kieren Patel, Opticent Health, objavljeno v BioPhotonics, september. 2019.
  • Konfokalna optična koherentna tomografija z linijskim poljem za neinvazivno slikanje kožnih tumorjev z visoko ločljivostjo Arnaud Dubois, Olivier Levecq, Hicham Azimani, David Siret, Anaïs Barut, Mariano Suppa, Véronique del Marmol, Josep Malvehy, Elisa Cinotti, Pietro Rubegni, Jean- Luc Perrot, objavljen v Journal of Biomedical Optics, Vol. 23, številka 10, 2018.
  • Vrednost OCT ultra visoke ločljivosti v dermatologiji - razmejitev dermo-epidermalnega križišča, kapilar v dermalnih papilah in vellusnih dlakah Niels Møller Israelsen, Michael Maria, Mette Mogensen, Sophie Bojesen, Mikkel Jensen, Merete Bang Haedersdal, Adrian Podole, objavljeno v Biomedical Optics Express, Vol. 9, številka 5, 2018.
  • Odprava disperzije v globini v spektralni domenski optični koherentni tomografiji z uporabo korelacij numerične intenzivnosti, ki so jih opravili Mikkel Jensen, Niels Møller Israelsen, Michael Maria, Thomas Feuchter, Adrian Podoleanu in Ole Bang, objavljeno v znanstvenih poročilih 8, člen 9170, 2018.
  • Dva optična koherenčna tomografska sistema zaznavata aktualne zlate nanodelce v lasnih mešičkih, znojnih kanalih in merita povrhnjico Mette Mogensen, Sophie Bojesen, Niels Møller Israelsen, Michael Maria, Mikkel Jensen, Adrian Podoleanu, Ole Bang, Merete Haedersdal, objavljeno v Journal of Biophotonics, Merete Haedersdal, Journal of Biophotonics, Merete Haedersdn... 11, številka 9, 2018.
  • Obnovitev informacij o razdalji v interferometriji spektralne domene, ki so jih Adrian Bradu, Niels Møller Israelsen, Michael Maria, Manuel J. Marques, Sylvain Rivet, Thomas Feuchter, Ole Bang in Adrian Podoleanu, objavljeni v znanstvenih poročilih 8, člen 15445, 2018.
  • Ocena patoloških značilnosti možganskega tkiva Alzheimerjeve bolezni z velikim optičnim koherenčnim mikroskopom vidne svetlobe, ki so ga opravili Antonia Lichtenegger, Martina Muck, Pablo Eugui, Danielle J. Harper, Marco Augustin, Konrad Leskovar, Christoph K. Hitzenberger, Adelheid Woehrer, Bernhard Baumann, objavljeno v Neurophotonics, letnik 5, številka 3, 2018.
  • Optična koherenčna tomografija, občutljiva na polarizacijo bele svetlobe, za submikronsko aksialno ločljivost in spektroskopski kontrast na mrežnici mišic Danielle J. Harper, Marco Augustin, Antonia Lichtenegger, Pablo Eugui, Carlos Reyes, Martin Glösmann, Christoph K. Hitzenberger in Bernhard Baumann v Biomedical Optics Express, letnik 9, številka 5, 2018.
  • Spektroskopsko slikanje z optično koherenčno mikroskopijo vidne svetlobe v spektralni domeni v vzorcih možganov Alzheimerjeve bolezni avtorjev Antonia Lichtenegger, Danielle J. Harper, Marco Augustin, Pablo Eugui, Martina Muck, Johanna Gesperger, Christoph K. Hitzenberger, Adelheid Bi Woehrer in Bernome Badumann Optics Express, letnik 8, številka 9, 2017.
  • Superkontinuum s črpanjem Q-stikala za optično koherenčno tomografijo z visoko visoko ločljivostjo, ki so ga opravili Michael Maria, Ivan Bravo Gonzalo, Thomas Feuchter, Mark Denninger, Peter M. Moselund, Lasse Leick, Ole Bang in Adrian Podoleanu, objavljeno v Optics Letters, Vol. 42, številka 22, 2017.
  • Minshan Jiang, Tan Liu, Xiaojing Liu in Shuliang Jiao, objavljena v Biomedical Optics Express, Vol., Simultana optična koherentna tomografija in avtofluorescenčno slikanje mrežnice z enim širokopasovnim svetlobnim virom pri 480nm. 5, številka 12, str. 4242-4248, 2014.
  • Optična koherenčna tomografija z ultra visoko ločljivostjo Fourierjeve domene za stare mojstrske slike Chi Shinga Cheunga, Marike Spring in Haide Liang, objavljeno v Optics Express, letnik 23, številka 8, 2015.
  • Izvedljivost ocene kristalov holesterola v človeških makrofagih z uporabo mikro optične koherentne tomografije Manabu Kashiwagi, Linbo Liu, Kengyeh K. Chu, Chen-Hsin Sun, Atsushi Tanaka, Joseph A. Gardecki, Guillermo J. Tearney, objavljeno v PLoS ONE 9 (7), 2014.
  • Ultra-ločljiva in ultra-občutljiva optična mikro-angiografija na osnovi superkontinuumskega svetlobnega vira Zhongwei Zhi, Lin An, Jia Qin in Ruikang K. Wang, objavljeno v zborniku SPIE, letn. 7889, 2011.
  • Neinvazivno slikanje in spremljanje mrežnice glodalcev z istočasno dvopasovno optično koherenčno tomografijo Peter Cimalla, Anke Burkhardt, Julia Walther, Aline Hoefer, Dierk Wittig, Richard Funk in Edmund Koch, objavljeno v SPIE vol. 7889, 2011.
  • Tasshi Dennis, Shellee D. Dyer in Andrew Dienstfrey za fazno disperzijsko sipanje svetlobe za kvantitativno slikanje sferičnih razpršilcev
  • Optična nehomogenost krvi, povzročena s strižnim tokom, ocenjena in vivo in in vitro s pomočjo optične koherenčne tomografije s spektralno domeno v območju valovnih dolžin 1,3 μm avtorjev Peter Cimalla, Julia Walther, Matthaeus Mittasch in Edmund Koch, objavljeno v Journal of Biomedical Optics, letnik 16. številka 11. november 2011.
  • Simultana dvopasovna optična koherenčna tomografija v spektralni domeni za visoko ločljivost in vivo slikanja Peter Cimalla, Julia Walther, Mirko Mehner, Maximiliano Cuevas in Edmund Koch, objavljeno v Optics Express, Vol. 17, številka 22, str. 19486-19500, 2009.
  • OCT spektrometer vidne svetlobe za mikrovaskularno oksimetrijo Gangnus, Sergej V. in Stephen J. Matcher, Zbornik SPIE, Mednarodnega združenja za optično inženirstvo. Društvo inženirjev fotooptičnih instrumentov, 2008.

Optična koherentna tomografija

13 dobaviteljev za instrumente in komponente optične koherentne tomografije

Na koncu tega članka o enciklopediji poiščite več podrobnosti o dobavitelju ali obiščite našo

Še niste na seznamu? Pridobite svoj vnos!

Opredelitev: optična slikovna tehnika, pri kateri se doseže vzdolžna ločljivost na podlagi interferenčnih učinkov z nizkokoherentno svetlobo

Optična koherentna tomografija je široko uporabljena tehnika optičnega slikanja z visoko ločljivostjo, ki se običajno uporablja za prozorne ali polprozorne predmete z omejeno globino, zlasti za biološka tkiva. Primeren je za različne aplikacije v medicinskem slikanju, kot so oftalmologija (npr. Slikanje mrežnice za diagnosticiranje stanj, kot sta glavkom ali makularna degeneracija), dermatologija, onkologija (odkrivanje raka) in kardiologija; zmogljivost slikanja in vivo v realnem času z visoko ločljivostjo (morda pod mikrometer) omogoča OCT dragoceno orodje za diagnosticiranje številnih različnih zdravstvenih stanj, pa tudi za medicinske raziskave.

Delovna načela ČDO

Optična koherentna tomografija ima nekaj podobnosti z lasersko mikroskopijo (čeprav se v mnogih primerih laserski vir ne uporablja). V dveh prečnih dimenzijah se ločljivost slike doseže s skeniranjem tesno usmerjenega svetlobnega žarka nad vzorcem in izvajanjem meritev na razpršeni svetlobi. V tretji (vzdolžni) dimenziji uporabimo načelo nizkokoherentne interferometrije. 3D narava dobljenih slik je seveda bistvena prednost. Hkrati je lahko prostorska ločljivost veliko višja kot npr. z ultrazvočnimi slikami.

ČDO s časovno domeno

Začnemo z prvotno zasnovan princip delovanja [1], ki se zdaj imenuje Časovna domena OCT. Temelji na principu interferometrije bele svetlobe, kot je razloženo v članku o interferometrih bele svetlobe. V bistvu je v Michelsonovem ali Mach - Zehnderjevem interferometru nazaj razpršena svetloba iz vzorca prekrita s svetlobo referenčnega žarka, ki jo dobimo z razdelilnikom žarkov na poti od vira svetlobe do vzorca. Samo svetloba iz izbranega majhnega globinskega območja lahko prispeva k nihajočemu signalu, saj ima le ta svetloba znatno časovno skladnost z referenčnim žarkom. Razpršena svetloba od zunaj tega izbranega obsega globine ne more prispevati, saj je zunaj dolžine koherentnosti svetlobe. Za pridobitev visoke vzdolžne ločljivosti je treba uporabiti svetlobo z zelo kratko dolžino koherentnosti, tj. Nizko časovno koherenco in veliko optično pasovno širino.

Dolžina optične zakasnilne črte se skenira (običajno z mehanskimi sredstvi, kot je piezo pretvornik), da se dostopa do različnih vzdolžnih položajev v vzorcu. Med tem skeniranjem nekdo zabeleži celotne optične moči, razpršene nazaj, in jih poveže z različnimi položaji.

Tako lahko naenkrat pridobimo informacije o sliki za en voksel (tridimenzionalni piksel), računalnik, ki nadzoruje instrument, pa lahko hitro pregleda tako prečni položaj žarka kot tudi vzdolžno koordinato. Nato lahko računalnik zbere vse slikovne podatke za izdelavo tridimenzionalne slike. Slike je mogoče - pogosto po zahtevni obdelavi - pregledati na računalniškem zaslonu ali jih natisniti. (Slika 1 je primer psevdo-3D slike.) To je spet podobno laserski mikroskopiji.

Slika 1: OCT slika človeškega prsta. Sliko priskrbel Optores.

Fourierjeva domena ČDO

Kasneje je bil izumljen bolj izpopolnjen razred tehnik, ki se imenuje Fourierjeva domena OCT (FD-OCT). Tu se opravijo meritve brez skeniranja z zamudo.

V skladu s prvo različico OCT Fourierjeve domene, imenovano OCT spektralne domene [2], namesto da bi zabeležili ne le celotne nazaj razpršene optične moči, se s pomočjo neke vrste spektrografa posnamejo celotni optični spektri te svetlobe. (Na primer, lahko svetlobo prostorsko razpršimo na difrakcijski rešetki, preden jo pošljemo v linearni fotodetektorski niz.) V bistvu lahko upoštevamo vsako optično valovno dolžino, da zagotovimo informacije o spremembi optičnih lastnosti vzorca z določenim prostorskim obdobjem. Prostorsko odvisnost lahko nato dobimo z uporabo Fourierjeve transformacije.

Druga realizacija OCT s Fourierjevo domeno je OCT s pometenim virom (SS-OCT) [3, 4, 7], pri katerem se uporablja laser, ki ga prenaša valovna dolžina (glej spodaj), in fotodetektor brez spektralne ločljivosti; slednje zadostuje, ker se v različnih časih sondirajo različne valovne dolžine. Tako dobimo enake informacije - v bistvu odvisne od frekvence odbojnosti - in lahko uporabimo Fourierjevo transformacijo, da dobimo globinski profil.

S takšnimi metodami OCT na frekvenčnem področju ena meritev ustvari profil celotne globine in s skeniranjem samo prečnega položaja žarka spet dobimo tridimenzionalno sliko.

Na splošno metode OCT s Fourierjevo domeno ponujajo dve ključni prednosti s časom OCT:

  • Večjo občutljivost dosežemo tako, da zagotovimo izboljšano razmerje med signalom in šumom, ki je na koncu omejeno le s hrupom. Temeljna prednost občutljivosti je bila jasno prepoznana in razumljena šele nekaj let po izumu Fourierjeve domene OCT [12, 14, 15].
  • Hitrost skeniranja je lahko veliko večja, saj je profil celotne globine mogoče izmeriti zelo hitro.

Tipične lastnosti optične koherentne tomografije

Pojasnjena načela dela vse bolj ali manj pomenijo naslednje lastnosti takšnih slikovnih metod:

OCT ima izjemne zmogljivosti, zlasti za uporabo v medicinskem slikanju.

  • Izvajamo jih lahko v živih tkivih (in vivo), kolikor dosežemo dovolj veliko globino slikanja. Človek lahko npr. dostop do dela zunanjega milimetra človeške kože ali očesne mrežnice ali drugih delov očesa, na primer roženice ali leče. Z endoskopi lahko pregledamo globlje strukture.
  • Intenzivnost uporabljene svetlobe običajno ni dovolj močna, da bi poškodovala biološko tkivo. Uporabljeno sevanje je neionizirajoče, torej ne sme povzročati genskih mutacij in raka; kvečjemu bi lahko obstajali nekateri fotobiološki učinki, ki so verjetno manj resni. Vendar je treba v nekaterih primerih intenzivnost svetlobe iz varnostnih razlogov omejiti, z omejevalnimi učinki na kakovost slike in / ali hitrost skeniranja.
  • Ločljivost slike je lahko zelo visoka: v nekaterih primerih pod 1 μm v vseh treh dimenzijah; v drugih primerih je ločljivost npr. samo reda velikosti 10 μm.
  • Zajem slike je lahko precej hiter, kar omogoča pridobivanje slik v realnem času (hitrost videa) in opazovanje celo hitrih sprememb vzorca.

Uporaba optične koherentne tomografije

Medicinsko slikanje je še posebej pomembno področje ČDO. Verjetno najpomembnejša uporaba v medicinski diagnostiki je slikanje mrežnice z visoko ločljivostjo. To je lahko zelo koristno za oceno stanj, kot so degeneracija rumene pege, poškodbe zaradi diabetesa, multipla skleroza, fotoreceptorji okvar, glavkom in drugi. Ločljivost globine je zanimiva prednost pred običajnimi metodami mrežničnega fotografiranja.

Drugo pomembno področje je dermatologija, kjer ima nekdo neposreden dostop do kože in lahko posname njene zgornje plasti. Za odkrivanje kožnega raka (melanoma) so potrebne zlasti tehnike visoke ločljivosti.

V povezavi z endoskopom lahko preiskujemo tudi strukture znotraj telesa. Na primer, z angiografijo z visoko ločljivostjo lahko preiskujemo koronarne arterije, da ocenimo srčna tveganja. Endoskopski ČDO se lahko včasih prijavi tudi za diagnostiko raka.

ČDO je uporaben tudi za temeljne biološke in medicinske raziskave. Na primer, uporablja se za slikanje možganov miši skozi prozorno optično okno, ki se vsadi v lobanjo.

Obstajajo tudi nebiomedicinske aplikacije za ČDO, kot so kriminologija, analiza umetniških del in sestavljenih umetnih materialov. Končno lahko uporabimo OCT za pregledovanje industrijskih izdelkov, na primer pri izdelavi mikrotehnologije in polprevodniške elektronike.

Viri svetlobe za optično koherentno tomografijo

Širokopasovni viri

V skladu s klasičnim načelom OCT (časovna domena OCT) se uporablja širokopasovni svetlobni vir, tj. Svetlobni vir z zelo nizko časovno koherenco, kar pomeni veliko optično pasovno širino; to je potrebno za visoko vzdolžno ločljivost. Enako velja za OCT Fourierjeve domene v obliki OCT spektralne domene.

Poleg nizke časovne skladnosti je pogosto zaželena tudi visoka prostorska skladnost, ki omogoča učinkovito usmerjanje svetlobe v obliki tesno usmerjenega žarka na vzorec.

Preprosta žarnica bi ponujala nizko časovno skladnost, hkrati pa tudi zelo nizko prostorsko skladnost, kar bi privedlo do zelo nizke učinkovitosti zbiranja svetlobe, tj. Pridobivanje slik bi bilo potem za mnoge aplikacije prepočasno.

Zato je običajno uporabljati nekakšne superluminescentne vire - v mnogih primerih superluminescentne diode (SLD), ki so v nekaterih pogledih podobne laserskim diodam, vendar ne izkoriščajo postopka dojenja. Ponujajo lahko podobno visoko prostorsko koherenco kot laserska dioda, hkrati pa imajo širok in neprekinjen optični spekter. Običajno se je treba skrbno izogibati pretiranim optičnim povratnim informacijam, da ohranimo spektralne lastnosti. Optična pasovna širina je običajno nekaj deset nanometrov, včasih celo nad 100 nm. Izhodne moči širokopasovnih naprav so pogosto nekaj milivatov ali manj, kar je običajno dovolj za ČDO, saj je svetlobo mogoče učinkovito usmeriti v vzorec.

Viri, premeščeni z valovno dolžino

Kot alternativo zelo širokopasovnim virom lahko uporabimo laser z valovno dolžino. To je v bistvu ozkopasovni laser, ki je nastavljiv na valovno dolžino in se občasno uravnava v velikem območju valovnih dolžin..

Najprej bi lahko pomislili na uporabo laserja z valovno dolžino za OCT v časovni domeni. Nejasno rečeno, ustvarjena svetloba, ki ima v povprečju veliko pasovno širino, ustvarja podobne slike kot širokopasovni vir pri pridobivanju podatkov v vsaj enem obdobju čiščenja. Vendar tak pristop ne bi privedel do optimalne občutljivosti. Boljša zmogljivost se doseže z uporabo vira, premeščenega z valovno dolžino, za Fourierjevo OCT, kjer se zabeleži frekvenčno odvisna odbojnost vzorca. Ker različne komponente valovnih dolžin ob različnem času zadenejo vzorec, zadostuje uporaba preprostega širokopasovnega fotodetektorja brez zmožnosti spektralne ločljivosti in pri numerični obdelavi slik različne čase povežemo z različnimi valovnimi dolžinami..

Ker najhitreje premeščeni valovni dolžini laserji ponujajo frekvence merjenja velikosti 1 MHz ali več, ostaja možno zelo hitro skeniranje slik.

Laser z valovno dolžino za OCT lahko npr. biti izdelan kot diodni laser z zunanjo votlino, kjer laserski resonator vsebuje polprevodniški optični ojačevalni čip, eno ali dve kolimacijski leči, MEMS skener in difrakcijsko rešetko. Zaradi majhne mase je skener MEMS lahko zelo hiter.

Seveda bi moral laser, ki prenaša valovno dolžino za ČDO, imeti nizek laserski šum, saj sicer zaznavanje omejenega hrupa ni mogoče.

Različne regije valovnih dolžin

Širokopasovni viri in viri, premeščeni z valovno dolžino, so na voljo za različna območja valovnih dolžin - običajno bodisi v vidnem ali infrardečem območju. To je pomembno zaradi omejitev npr. s sipanjem svetlobe v tkivih, ki ga lahko bistveno zmanjšamo z uporabo daljših optičnih valovnih dolžin. Po drugi strani pa je konstrukcija svetlobnih virov in fotodetektorjev pogosto enostavnejša za krajše valovne dolžine, kar lahko potencialno omogoča tudi večjo ločljivost. Za vsako konkretno uporabo je treba najti pravo ravnovesje teh vidikov.

Druge zahtevane komponente

Poleg svetlobnega vira so za nastavitev OCT običajno potrebne različne druge komponente:

  • Običajno se interferometrična nastavitev izvede na podlagi optičnih vlaken. Namesto razdelilnika žarkov v razsutem stanju uporabimo spenjač vlaken. Ta naprava bi seveda morala imeti precej široko delovno pasovno širino, znotraj katere se dobi primerno razmerje spenjanja. Za to uporabo so pogosto potrebne posebej zasnovane širokopasovne spojnice.
  • Za OCT spektralne domene je potreben nekaj časa spektrografa. Lahko se na primer realizira z difrakcijsko rešetko in linearno matriko CCD ali linearno fotodiodno matriko, ki je primerna za izbrano območje valovnih dolžin. V nekaterih primerih je potrebna zelo hitra hitrost odčitavanja.
  • Za laserske mikroskope je potreben skener.

Nadaljnji razvoj

Tradicionalne metode ČDO temeljijo samo na povratnem razprševanju. Dodatne informacije je mogoče pridobiti z Doppler OCT (D-OCT), ki prav tako izkorišča Dopplerjeve premike, povezane z gibi - na primer za pridobivanje informacij o pretoku krvi in ​​vivo, kot jih dobimo tudi pri nekaterih tehnikah ultrazvočnega slikanja. Takšne Dopplerjeve metode za funkcionalno slikanje so bile najprej uporabljene za OCT časovne domene [5, 6], kasneje pa tudi za OCT Fourierjeve domene [11, 13, 16].

Drug razvoj so vzporedne metode z osvetlitvijo celotne črte ali celo celotnega polja namesto točkovnega skeniranja. To je še posebej pomembno za slikanje in vivo, saj omogoča hitrejše zajemanje slik brez uporabe pretirane optične intenzivnosti.

Dobavitelji

Navodila za kupce RP Photonics vsebujejo 13 dobaviteljev za instrumente in komponente optične koherentne tomografije. Med njimi:

TOPTICA Photonics

Optično koherenčna tomografija (OCT), ki je bila prvotno razvita za oftalmologijo, se zdaj širi v različne namene. Prednost te tehnike je sposobnost slikanja vzorčnih struktur tudi na globini nekaj milimetrov z mikrometrsko ločljivostjo. Na primer, vizualizirati je mogoče nevidne napake, ki ležijo pod površino izdelanih delov ali različnih plasti v biološkem tkivu in na srednjeveških slikah. OCT temelji na nizkokoherentni interferometriji z uporabo spektralno širokih svetlobnih virov, kot so superluminiscentne diode ali femtosekundni laserji.

TOPTICA je razvila novo metodo optičnega vzorčenja: elektronsko krmiljeno optično vzorčenje (ECOPS), ki z dvema sinhroniziranima femtosekundnimi optičnimi laserji pospeši meritve TD-OCT za več vrst velikosti, pri čemer se izogne ​​gibljivim delom v nastavitvi. Globina slikanja ostaja velika in optično branje lahko zadržite v katerem koli položaju ali povečate zanimive funkcije na sliki OCT.

G&H je uveljavljeni proizvajalec visokokakovostnih optičnih komponent in optičnih podsistemov za trg biomedicinskih slik s proizvodnimi bazami v Veliki Britaniji in ZDA..

Naša izjemno širokopasovna optična spojka ponuja enakomerno delovanje v območju valovnih dolžin 140 nm za OCT spektralne domene in jo je mogoče integrirati v module, kot je naša optična zakasnilna črta OCT. Ponujamo tudi kompaktni optični spektrometer OCT z visoko ločljivostjo in hitrostjo zajemanja slike, ki dopolnjuje linijo modularnih komponent OCT, ki jih lahko kupite za raziskave in uporabo OEM ali jih naša inženirska skupina integrira v prilagojen, celovit sistem.

Vprašanja in komentarji uporabnikov

Tukaj lahko oddate vprašanja in komentarje. Kolikor jih avtor sprejme, bodo prikazani nad tem odstavkom skupaj z avtorjevim odgovorom. Avtor se bo o sprejemu odločil na podlagi določenih kriterijev. V bistvu mora biti vprašanje dovolj široko zanimivo.

Tukaj ne vnašajte osebnih podatkov; sicer bi ga kmalu izbrisali. (Glejte tudi našo izjavo o zasebnosti.) Če želite od avtorja prejeti osebne povratne informacije ali svetovanje, se obrnite nanj, npr. po elektronski pošti.

S predložitvijo informacij soglašate z morebitno objavo svojih prispevkov na naši spletni strani v skladu z našimi pravili. (Če pozneje umaknete soglasje, bomo te vnose izbrisali.) Ker je vaše vnose avtor najprej pregledal, bodo morda objavljeni z nekaj zamude..

Bibliografija

[1]D. Huang et al., "Optična koherentna tomografija", Science 254 (5035), 1178 (1991), doi: 10.1126 / science.1957169
[2]A. F. Fercher in sod., "Merjenje očesnih razdalj s spektralno interferometrijo povratnega razprševanja", Opt. Obče. 117 (1-2), 43 (1995), doi: 10.1016 / 0030-4018 (95) 00119-S
[3]S. R. Chinn, E. A. Swandson in J. G. Fujimoto, “Optična koherentna tomografija z uporabo frekvenčno nastavljivega optičnega vira,” Opt. Lett. 22 (5), 340 (1997), doi: 10.1364 / OL.22.000340
[4]B. Golubovic et al., "Reflektometrija optične frekvenčne domene s hitrim uglaševanjem valovnih dolžin Cr 4+: forsteritni laser," Opt. Lett. 22 (22), 1704 (1997), doi: 10.1364 / OL.22.001704
[pet]Z. P. Chen et al., "Neinvazivno slikanje hitrosti pretoka krvi in ​​vivo z uporabo optične Dopplerjeve tomografije," Opt. Lett. 22 (14), 1119 (1997), doi: 10.1364 / OL.22.001119
[6]J. A. Izatt et al., "In vivo dvosmerno barvno dopplersko slikanje pretoka krvi picoliterja z optično koherenčno tomografijo," Opt. Lett. 22 (18), 1439 (1997), doi: 10.1364 / OL.22.001439
[7]H. Hiratsuka, E. Kido in T. Yoshimura, “Hkratne meritve tridimenzionalne porazdelitve odbojnosti v razprševalnih medijih na podlagi optične frekvenčne domene reflektometrije”, Opt. Lett. 23 (18), 1420 (1998), doi: 10.1364 / OL.23.001420
[8]J. M. Schmitt, “Optična koherentna tomografija (OCT): pregled”, J. Sel. Na vrh. Quantum Electron. 5 (4), 1205 (1999), doi: 10.1109 / 2944.796348
[devet]W. Drexler in sod., "Oftalmična optična koherenčna tomografija z visoko ločljivostjo", Nature Med. 7 (4), 502 (2001), doi: 10.1038 / 86589
[deset]V. R. Shidlovski in J. Wei, “Superluminiscentne diode za optično koherenčno tomografijo,” Proc. SPIE 4648, 139 (2002), doi: 10.1117 / 12.462650
[enajst]R. Leitgeb in sod., "Meritve hitrosti pretoka s kratko koherenčno interferometrijo frekvenčnega območja", Proc. SPIE 4619, 16 (2002)
[12]R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger in A. F. Fercher, “Performance of Fourier domain vs. optična koherentna tomografija s časovnim področjem “, op. Express 11 (8), 889 (2003), doi: 10.1364 / OE.11.000889
[trinajst]R. A. Leitgeb et al., "Ocena realnega časa prekrvavitve mrežnice z ultrahitrim pridobivanjem z barvno Dopplerjevo Fourierjevo optično koherenčno tomografijo," Opt. Express 11 (23), 3116 (2003), doi: 10.1364 / OE.11.003116
[štirinajst]J. F. de Boer et al., "Izboljšano razmerje signal-šum v spektralni domeni v primerjavi s tomografijo optične koherentne časovne domene", Opt. Lett. 28 (21), 2067 (2003), doi: 10.1364 / OL.28.002067
[petnajst]M. A. Choma et al., "Prednost občutljivosti pometanega vira in optične koherenčne tomografije Fourierjeve domene," Opt. Express 11 (18), 2183 (2003), doi: 10.1364 / OE.11.002183
[šestnajst]B. R. White et al., "In vivo dinamično slikanje človeškega krvnega obtoka v mrežnici z uporabo ultrahitrostne optične dopplerjevske tomografije s spektralno domeno," Express 11 (25), 3490 (2003), doi: 10.1364 / OE.11.003490
[17]Y. Yasuno et al., "Tridimenzionalna in hitra optična koherenčna tomografija z zametenim virom za in vivo preiskavo človeških sprednjih očesnih segmentov", Opt. Express 13 (26), 10652 (2005), doi: 10.1364 / OPEX.13.010652
[osemnajst]L. Froehly in R. Leitgeb, "Tehnike optične korelacije brez optičnega branja: zgodovina in aplikacije za optično koherenčno tomografijo", J. Opt. 12 (8), 084001 (2010), doi: 10.1088 / 2040-8978 / 12/8/084001
[19]J. F. de Boer, R. Leitgeb in M. Wojtkowski, »Petindvajset let optične koherentne tomografije: premik paradigme občutljivosti in hitrosti, ki ga zagotavlja Fourierjeva domena OCT« (vabljeni pregledni članek), Biomed Opt. Express 8 (7), 3248 (2017), doi: 10.1364 / BOE.8.003248

Če vam je ta stran všeč, prosimo, da povezavo delite s prijatelji in sodelavci, npr. prek družabnih medijev:

Ti gumbi za skupno rabo so izvedeni na način, ki je prijazen do zasebnosti!

Koda za povezave na drugih spletnih straneh

Če želite povezavo do tega članka postaviti v drug vir (npr. Vaše spletno mesto, družabna omrežja, forum za razprave, Wikipedija), lahko zahtevano kodo dobite tukaj.

Povezava HTML na ta članek:

S predogledom slike (glejte polje zgoraj):

Za Wikipedijo npr. v razdelku "== Zunanje povezave ==":

Photonics Marketing

v našem spletnem dnevniku Photonics Spotlight razpravlja o posebnih vprašanjih, ki so se pojavila v krizi koronavirusa za trženje fotonskih izdelkov:

  • Katere so preostale tržne možnosti?
  • Katera merila je treba uporabiti za preverjanje vrednosti tržnih predlogov?
  • Kako zagotoviti, da se denar za oglaševanje porabi pametno?
  • Kakšne so možne posledice zmanjšanja proračuna?

Iskanje dobrih vprašanj je pogosto bistveni korak k rešitvi - tukaj: za to, da vaše podjetje postane mirno v času krize.

Vprašanje v kvizu

Po izbiri odgovorov in pritisku na ta gumb poiščite razlage na levi strani.

Optična koherentna tomografija: tehnologija, ki je postala resničnost

* Faktor vpliva za leto 2018 v skladu z RSCI

Revija je vključena v seznam recenziranih znanstvenih publikacij Višje atestacijske komisije.

Preberite v novi številki

Optična koherentna tomografija (OCT) je bila prvič uporabljena za vizualizacijo zrkla pred več kot 20 leti in še vedno ostaja nepogrešljiva diagnostična metoda v oftalmologiji. S pomočjo OCT je bilo mogoče dobiti neinvazivne odseke optičnega tkiva z ločljivostjo, večjo od katere koli druge slikovne metode. Zaradi dinamičnega razvoja metode so se povečale občutljivost, ločljivost in hitrost skeniranja. Trenutno se OCT aktivno uporablja za diagnostiko, spremljanje in presejanje bolezni zrkla ter za izvajanje znanstvenih raziskav. Kombinacija sodobnih OCT tehnologij in fotoakustičnih, spektroskopskih, polarizacijskih, dopplerjev in angiografskih, elastografskih metod je omogočila oceno ne le morfologije tkiv, temveč tudi njihovo funkcionalno (fiziološko) in presnovno stanje. Pojavili so se operacijski mikroskopi s funkcijo intraoperativnega ČDO. Predstavljene naprave lahko uporabimo za vizualizacijo sprednjega in zadnjega segmenta očesa. Ta pregled preučuje razvoj metode OCT, predstavlja podatke o sodobnih napravah OCT, odvisno od njihovih tehnoloških značilnosti in zmogljivosti. Opisane so metode funkcionalnega ČDO.

Za navedbo: Zakharova M.A., Kuroedov A.V. Optična koherentna tomografija: tehnologija, ki je postala resničnost // RMZh. Klinična oftalmologija. 2015. Št. 4. P. 204–211.

Za navedbo: Zakharova M.A., Kuroedov A.V. Optična koherentna tomografija: tehnologija, ki je postala resničnost. Rak na dojki. Klinična oftalmologija. 2015; 4: 204-211.

Optična koherentna tomografija - tehnologija, ki je postala resničnost

Zaharova M.A., Kuroedov A.V..

Medicina in klinični center Mandryka
Ruska nacionalna raziskovalna medicinska univerza, imenovana po N.I. Pirogov, Moskva

Optična koherentna tomografija (OCT) je bila prvič uporabljena za slikanje očesa pred več kot dvema desetletjema in je še vedno nenadomestljiva metoda diagnoze v oftalmologiji. Z OCT lahko neinvazivno dobimo slike tkiva z ločljivostjo, večjo od katere koli druge slikovne metode. Trenutno se OCT aktivno uporablja za diagnosticiranje, spremljanje in presejanje očesnih bolezni ter za znanstvene raziskave. Kombinacija sodobne tehnologije in optične koherentne tomografije s fotoakustičnimi, spektroskopskimi, polarizacijskimi, doplerskimi in angiografskimi, elastografskimi metodami je omogočila oceno ne le morfologije tkiva, temveč tudi njihove fiziološke in presnovne funkcije. V zadnjem času so se pojavili mikroskopi z intraoperativno funkcijo optične koherentne tomografije. Te naprave se lahko uporabljajo za slikanje sprednjega in zadnjega segmenta očesa. V tem pregledu je obravnavan razvoj metode optične koherentne tomografije, podane so informacije o trenutnih OCT napravah glede na njihove tehnične značilnosti in zmogljivosti.

Ključne besede: optična koherenčna tomografija (OCT), funkcionalna optična koherenčna tomografija, intraoperativna optična koherenčna tomografija.

Za navedbo: Zaharova M.A., Kuroedov A.V. Optična koherentna tomografija - tehnologija, ki je postala resničnost. // RMJ. Klinična oftamomologija. 2015. Št. 4. P. 204–211.

Članek je namenjen uporabi optične koherentne tomografije v oftalmologiji

Optična koherentna tomografija (OCT) je diagnostična tehnika, ki omogoča pridobitev tomografskih odsekov visoke ločljivosti notranjih bioloških sistemov. Ime metode je bilo prvič omenjeno v delu skupine s Massachusetts Institute of Technology, objavljenem v Science leta 1991. Avtorji so predstavili tomografske slike, ki in vitro prikazujejo peripapilarno območje mrežnice in koronarno arterijo [1]. Prve intravitalne študije mrežnice in sprednjega dela očesa z uporabo OCT so bile objavljene v letih 1993 in 1994. [2, 3]. Naslednje leto je bilo objavljenih več del o uporabi metode za diagnozo in spremljanje bolezni makularne regije (vključno z makularnim edemom pri diabetesu mellitusu, makularnimi luknjami, serozno horioretinopatijo) in glavkomu [5–10]. Leta 1994 je bila razvita tehnologija OCT prenesena v tujino Carl Zeiss Inc. (Hamphrey Instruments, Dublin, ZDA) in že leta 1996 je bil ustvarjen prvi serijski sistem OCT, zasnovan za oftalmološko prakso.
Načelo OCT metode je, da je svetlobni val usmerjen v tkivo, kjer se širi in odbija ali razprši od notranjih plasti, ki imajo različne lastnosti. Nastale tomografske slike so v resnici odvisnost jakosti signala, ki se razprši ali odbije od struktur v tkivih, od razdalje do njih. Postopek slikanja si lahko ogledate na naslednji način: signal iz vira se pošlje v tkivo, intenzivnost povratnega signala pa se zaporedno meri v rednih intervalih. Ker je hitrost širjenja signala znana, razdaljo določita ta indikator in čas njegovega prehoda. Tako dobimo enodimenzionalni tomogram (A-scan). Če se zaporedoma premikate po eni od osi (navpična, vodoravna, poševna) in ponovite prejšnje meritve, lahko dobite dvodimenzionalni tomogram. Če se dosledno premikate po še eni osi, lahko dobite nabor takih odsekov ali volumetrični tomogram [10]. Slaba koherenčna interferometrija se uporablja v sistemih ČDO. Interferometrične metode lahko znatno povečajo občutljivost, saj se uporabljajo za merjenje amplitude odsevnega signala in ne njegove intenzivnosti. Glavne kvantitativne značilnosti naprav OCT so aksialna (globina, os, vzdolž A-skeniranja) in prečna (med A-skeniranjem) ločljivost ter hitrost skeniranja (število A-skeniranj na 1 s).
Prve OCT naprave so uporabljale zaporedno (časovno) slikovno metodo (optična koherentna tomografija s časovno domeno, TD-OC) (tabela 1). Ta metoda temelji na principu delovanja interferometra, ki ga predlaga A.A. Michelson (1852-1931). Žarek svetlobe z nizko koherenco iz superluminiscentne LED je razdeljen na 2 snopa, od katerih enega odseva predmet v preučevanju (oko), drugi pa poteka po referenčni (primerjalni) poti znotraj naprave in ga odseva posebno ogledalo, katerega položaj uravnava raziskovalec. Ko sta dolžina žarka, ki se odbija od tkiva, ki ga preiskujeta, in žarek od ogledala enaka, pride do pojava motenj, ki ga registrira LED. Vsaka merilna točka ustreza enemu A-skeniranju. Dobljeni posamični A-skeni se seštejejo, zaradi česar nastane dvodimenzionalna slika. Osna ločljivost komercialnih instrumentov prve generacije (TD-OCT) je 8-10 µm pri hitrosti skeniranja 400 A-skeniranj / s. Na žalost prisotnost premičnega ogledala podaljša čas pregleda in zmanjša ločljivost naprave. Poleg tega gibi oči, ki se neizogibno pojavijo pri določenem trajanju skeniranja, ali slaba fiksacija med študijo vodijo do nastanka artefaktov, ki zahtevajo digitalno obdelavo in lahko v tkivih skrijejo pomembne patološke značilnosti..
Leta 2001 je bila predstavljena nova tehnologija - OCT ultra visoke ločljivosti (UHR-OCT), s pomočjo katere je bilo mogoče pridobiti slike roženice in mrežnice z aksialno ločljivostjo 2-3 μm [12]. Kot vir svetlobe je bil uporabljen femtosekundni titan-safirni laser (Ti: Al2O3 laser). V primerjavi s standardno ločljivostjo 8–10 µm je OCT z visoko ločljivostjo začel zagotavljati boljšo vizualizacijo mrežničnih plasti in vivo. Nova tehnologija je omogočila razlikovanje meja med notranjo in zunanjo plastjo fotoreceptorjev ter zunanjo mejno membrano [13, 14]. Kljub izboljšanju ločljivosti je uporaba UHR-OCT zahtevala drago in specializirano lasersko opremo, ki ni omogočala njene uporabe v široki klinični praksi [15].
Z uvedbo spektralnih interferometrov z uporabo Fourierjeve transformacije (Spektralna domena, SD; Fouirierjeva domena, FD) je tehnološki postopek pridobil številne prednosti pred uporabo tradicionalnega ČDO v časovni domeni (tabela 1). Čeprav tehnika obstaja že od leta 1995, je bila za slikanje mrežnice uporabljena skoraj v zgodnjih 2000-ih. To je posledica pojava hitrih kamer (napolnjene naprave, CCD) leta 2003 [16, 17]. Vir svetlobe v SD-OCT je širokopasovna superluminiscentna dioda, ki ustvarja nizkokoherenten žarek, ki vsebuje več valovnih dolžin. Tako kot pri tradicionalnem ČD je tudi v spektralnem ČD tudi svetlobni žarek razdeljen na dva snopa, od katerih se eden odbije od predmeta, ki ga preiskujemo (oko), drugi pa od fiksnega ogledala. Na izhodu interferometra se svetloba prostorsko razgradi po spektru, celoten spekter pa posname hitra CCD kamera. Nato se z uporabo matematične Fourierjeve transformacije obdela interferenčni spekter in oblikuje linearni A-scan. Za razliko od tradicionalnega OCT, kjer dobimo linearni A-scan z zaporednim merjenjem odsevnih lastnosti vsake posamezne točke, pri spektralnem OCT linearni A-scan nastane z enostopenjskim merjenjem žarkov, ki se odbijajo od vsake posamezne točke [17, 19]. Osna ločljivost sodobnih spektralnih OCT naprav doseže 3–7 µm, hitrost skeniranja pa je več kot 40 tisoč A-slik / s. Daleč glavna prednost SD-OCT je visoka hitrost skeniranja. Prvič, lahko znatno izboljša kakovost nastalih slik z zmanjšanjem artefaktov, ki izhajajo iz premikov oči med pregledom. Mimogrede, standardni linearni profil (1024 A-skeniranj) lahko v povprečju dobimo v samo 0,04 s. V tem času očesno jabolko izvaja samo mikrosakadijske gibe z amplitudo nekaj ločnih sekund, ki ne vplivajo na študijski proces [19]. Drugič, postala je mogoča 3D rekonstrukcija slike, ki omogoča oceno profila preučevane strukture in njene topografije. Pridobitev več slik hkrati s spektralnim OCT je omogočila diagnosticiranje majhnih patoloških žarišč. Torej, pri TD-OCT je makula prikazana po podatkih 6 radialnih preiskav, v nasprotju s 128-200 pregledih istega območja pri izvajanju SD-OCT [20]. Zahvaljujoč visoki ločljivosti je mogoče jasno vizualizirati mrežnične plasti in notranje plasti žilnice. Rezultat standardne študije SD-OCT je protokol, ki prikazuje rezultate, pridobljene tako grafično kot absolutno. Prvi komercialni spektralni optični koherenčni tomograf je bil razvit leta 2006, in sicer RTVue 100 (Optovue, ZDA).

Trenutno imajo nekateri spektralni tomografi dodatne protokole skeniranja, ki vključujejo: modul za analizo pigmentnega epitelija, laserski skenirni angiograf, modul z večjo globino (EDI-OCT), modul za glavkom (tabela 2).

Predpogoj za razvoj modula povečane globine slike (EDI-OCT) je bila omejitev vizualizacije žilnice s pomočjo spektralnega OCT zaradi absorpcije svetlobe v mrežničnem pigmentnem epiteliju in njenega razprševanja po strukturah žilnice [21]. Številni avtorji so uporabili spektrometer z valovno dolžino 1050 nm, s katerim je bilo mogoče kvalitativno vizualizirati in kvantificirati sam žilnico [22]. Leta 2008 je bila opisana metoda za pridobivanje slike žilnice, ki je bila izvedena z namestitvijo naprave SD-OCT dovolj blizu očesa, zaradi česar je bilo mogoče dobiti jasno sliko žilnice, katere debelino je bilo mogoče tudi izmeriti (tabela 1) [23, 24]. Načelo metode je videz zrcalnih artefaktov iz Fourierjeve transformacije. V tem primeru se oblikujeta 2 simetrični sliki - pozitivni in negativni glede na ničelno zakasnilno črto. Opozoriti je treba, da se občutljivost metode zmanjšuje z naraščajočo oddaljenostjo od očesnega tkiva, ki nas zanima, do te pogojne črte. Intenzivnost prikaza plasti mrežničnega pigmentnega epitelija označuje občutljivost metode - bližje ko je plast do ničelne zakasnilne črte, večja je njegova odbojnost. Večina naprav te generacije je zasnovanih za preučevanje plasti mrežnice in vitreoretinalnega vmesnika, zato je mrežnica nameščena bližje ničelni zakasnilni črti kot žilnica. Med obdelavo optičnih bralnikov se običajno odstrani spodnja polovica slike, prikaže se le zgornji del. Če se pregledi OCT premaknejo tako, da prečkajo ničelno zakasnilno črto, bo žilnica bližje njej, kar bo omogočilo njegovo jasnejšo vizualizacijo [25, 26]. Trenutno je modul povečane globine slike na voljo v tomografih Spectralis (Heidelberg Engineering, Nemčija) in Cirrus HD-OCT (Carl Zeiss Meditec, ZDA) [23, 27]. EDI-OCT tehnologija se uporablja ne samo za preučevanje žilnice pri različnih očesnih patologijah, temveč tudi za vizualizacijo etmoidne plošče in oceno njenega premika glede na stadij glavkoma [28-30].
Metode OCT s Fourierjevo domeno vključujejo tudi OCT s pometenim izvorom, SS-OCT; slikanje globokega razpona, DRI-OCT. SS-OCT uporablja lasersko usmerjene vire s frekvenco, to je laserje, pri katerih je emisijska frekvenca nastavljena na visoko hitrost znotraj določenega spektralnega pasu. V tem primeru se sprememba ne zabeleži v frekvenci, temveč v amplitudi odsevnega signala med ciklom nastavitve frekvence [31]. Naprava uporablja 2 vzporedna fotodetektorja, zahvaljujoč katerih je hitrost skeniranja 100 tisoč A-skeniranj / s (v nasprotju z 40 tisoč A-skeniranj v SD-OCT). Tehnologija SS-OCT ima več prednosti. Valovna dolžina 1050 nm, uporabljena v SS-OCT (valovna dolžina SD-OCT je 840 nm), omogoča jasno vizualizacijo globokih struktur, kot sta žilnica in križna lamina, kakovost slike pa je veliko manj odvisna od oddaljenosti tkiva, ki nas zanima ničelne zakasnilne črte kot v EDI-OCT [32]. Poleg tega se pri tej valovni dolžini med prehodom skozi motno lečo razprši manj svetlobe, kar ima za posledico jasnejše slike pri bolnikih s katarakto. Skenirno okno pokriva 12 mm zadnjega pola (za primerjavo: pri SD-OCT - 6–9 mm), zato je možno na enem skeniranju hkrati prikazati vidni živec in makulo [33–36]. Rezultati študije z metodo SS-OCT so zemljevidi, ki jih lahko predstavimo kot skupno debelino mrežnice ali njenih posameznih slojev (plast mrežničnih živčnih vlaken, plast ganglijskih celic skupaj z notranjo pleksimorfno plastjo, žilnico). OCT s tehnologijo pometenega vira se aktivno uporablja za preučevanje patologije makularne cone, žilnice, beločnice, steklastega telesa ter za oceno plasti živčnih vlaken in etmoidne plošče pri glavkomu [37–40]. Leta 2012 je bil predstavljen prvi komercialni OCT Swept-Source, ki je bil uveden v Topcon Deep Range Imaging (DRI) OCT-1 Atlantis 3D SS-OCT (Topcon Medical Systems, Japonska). Od leta 2015 je na tujem trgu na voljo komercialni vzorec DRI OCT Triton (Topcon, Japonska) s hitrostjo skeniranja 100 tisoč A-skeniranj / s in ločljivostjo 2-3 mikrona..
OCT se tradicionalno uporablja za pred- in pooperativno diagnostiko. Z razvojem tehnološkega procesa je postala možna uporaba tehnologije OCT, integrirane v kirurški mikroskop. Trenutno je na voljo več komercialnih naprav s funkcijo izvajanja intraoperativnega ČDO. Envisu SD-OIS (oftalmološki slikovni sistem s spektralno domeno, SD-OIS, Bioptigen, ZDA) je spektralni optični koherenčni tomograf, namenjen vizualizaciji mrežničnega tkiva, z njim pa lahko dobimo tudi slike roženice, beločnice in veznice. SD-OIS vključuje ročno sondo in mikroskop, ima osno ločljivost 5 μm in hitrost skeniranja 27 kHz. Drugo podjetje, OptoMedical Technologies GmbH (Nemčija), je prav tako razvilo in predstavilo kamero OCT, ki jo je mogoče namestiti na operacijski mikroskop. Kamero lahko uporabimo za vizualizacijo sprednjega in zadnjega segmenta očesa. Družba poudarja, da je naprava lahko koristna pri kirurških posegih, kot so presaditev roženice, glavkom, kirurgija sive mrene in vitreoretinalna kirurgija. OPMI Lumera 700 / Rescan 700 (Carl Zeiss Meditec, ZDA), izdan leta 2014, je prvi komercialno dostopni mikroskop z integriranim optičnim koherentnim tomografom. Optične poti mikroskopa se uporabljajo za pridobivanje slik OCT v realnem času. Naprava lahko med operacijo meri debelino roženice in šarenice, globino in kot sprednje komore. OCT je primeren za opazovanje in nadzor več stopenj kirurgije sive mrene: zareze okončin, kapsulorheksija in fakoemulzifikacija. Poleg tega lahko sistem zazna ostanke viskoelastike in spremlja položaj leče med in na koncu operacije. Med operacijo na zadnjem segmentu je mogoče vizualizirati adrezije vitreoretina, odmik zadnje hialoidne membrane, prisotnost foveolarnih sprememb (edem, ruptura, neovaskularizacija, krvavitev). Trenutno se poleg obstoječih razvijajo tudi nove naprave [41].
OCT je pravzaprav metoda, ki omogoča na histološki ravni oceniti morfologijo tkiv (oblika, struktura, velikost, prostorska organizacija na splošno) in njihovih sestavnih delov. Naprave, ki vključujejo sodobne OCT tehnologije in metode, kot so fotoakustična tomografija, spektroskopska tomografija, polarizacijska tomografija, doppler in angiografija, elastografija, optofiziologija, omogočajo oceno funkcionalnega (fiziološkega) in presnovnega stanja preiskovanih tkiv. Zato je glede na zmožnosti, ki jih ima OCT, običajno razvrščanje med morfološke, funkcionalne in multimodalne.
Fotoakustična tomografija (PAT) izkorišča razlike v absorpciji kratkih laserskih impulzov v tkivih, njihovem naknadnem segrevanju in izjemno hitrem toplotnem raztezanju, da ustvari ultrazvočne valove, ki jih zaznajo piezoelektrični sprejemniki. Prevlada hemoglobina kot glavnega absorbenta tega sevanja pomeni, da je mogoče s fotoakustično tomografijo pridobiti kontrastne slike žil. Hkrati metoda zagotavlja razmeroma malo informacij o morfologiji okoliškega tkiva. Tako kombinacija fotoakustične tomografije in OCT omogoča oceno mikrovaskularnega omrežja in mikrostrukture okoliških tkiv [42].
Sposobnost bioloških tkiv, da absorbirajo ali razpršijo svetlobo glede na valovno dolžino, se lahko uporabi za oceno funkcionalnih parametrov - zlasti nasičenosti hemoglobina s kisikom. Ta princip se izvaja v spektroskopskem ČDO (Spektroskopski ČDO, SP-ČDO). Čeprav je metoda trenutno v razvoju in je njena uporaba omejena na eksperimentalne modele, se kljub temu zdi obetavna v smislu preučevanja nasičenosti krvi s kisikom, predrakavih lezij, intravaskularnih oblog in opeklin [43, 44].
Polarizacijsko občutljiv OCT (PS-OCT) meri stanje polarizacije svetlobe in temelji na dejstvu, da lahko nekatera tkiva spremenijo stanje polarizacije sondirnega svetlobnega žarka. Različni mehanizmi interakcije med svetlobo in tkivi lahko povzročijo spremembe stanja polarizacije, kot sta dvolomnost in depolarizacija, ki sta bili delno že uporabljeni v laserski polarimetriji. Birefringentna tkiva so stroma roženice, beločnica, očesne mišice in kite, trabekularna mreža, plast mrežničnih živčnih vlaken in brazgotinsko tkivo [45]. Učinek depolarizacije opazimo pri preučevanju melanina, ki ga vsebujejo tkiva mrežničnega pigmentnega epitelija (RPE), pigmentnega epitelija irisa, nevusov in horoidnih melanomov, pa tudi v obliki kopičenja pigmentov žilnice [46, 47]. Prvi polarizacijski interferon z nizko koherenco je bil izveden leta 1992 [48]. Leta 2005 je bil PS-OCT predstavljen za in vivo slikanje človeške mrežnice [49]. Ena od prednosti metode PS-OCT je možnost podrobne ocene RPE, zlasti v primerih, ko na OCT, na primer pri neovaskularni makularni degeneraciji, pigmentni epitelij slabo prepoznamo zaradi močnega izkrivljanja mrežničnih plasti in povratnega razprševanja (slika 1). Ta metoda ima tudi neposreden klinični namen. Bistvo je, da lahko vizualizacija atrofije RPE plasti pojasni, zakaj se ostrina vida pri teh bolnikih med zdravljenjem po anatomski obnovi mrežnice ne izboljša [50]. Polarizirani OCT se uporablja tudi za oceno stanja plasti živčnih vlaken pri glavkomu [51]. Treba je opozoriti, da lahko PS-OCT zazna druge strukture, ki depolarizirajo znotraj prizadete mrežnice. Začetne študije pri bolnikih z diabetičnim makularnim edemom so pokazale, da so togi eksudati depolarizacijske strukture. Zato lahko PS-OCT uporabimo za odkrivanje in kvantificiranje (velikost, količina) trdih eksudatov v tem stanju [52].
Optična koherenčna elastografija (OCE) se uporablja za določanje biomehanskih lastnosti tkiv. OCT elastografija je analogna ultrazvočni sonografiji in elastografiji, vendar ima prednosti, ki jih ima OCT, kot so visoka ločljivost, neinvazivnost, slikanje v realnem času, globina prodiranja tkiva. Metoda je bila prvič predstavljena leta 1998 za slikanje mehanskih lastnosti človeške kože in vivo [53]. Eksperimentalne študije darovalne roženice z uporabo te metode so pokazale, da lahko OCT elastografija kvantitativno oceni klinično pomembne mehanske lastnosti določenega tkiva [53]..
Prvi spektralni OCT z Dopplerjevo optično koherentno tomografijo (D-OCT) za merjenje očesnega krvnega pretoka se je pojavil leta 2002 [55]. Leta 2007 so celotni pretok krvi v mrežnici izmerili s krožnimi B-pregledi okoli vidnega živca [56]. Vendar ima metoda več omejitev. Na primer, z uporabo Dopplerjeve OCT je težko razlikovati med počasnim pretokom krvi v majhnih kapilarah [56, 58]. Poleg tega večina posod prehaja skoraj pravokotno na skenirani žarek, zato je zaznavanje Dopplerjevega signala kritično odvisno od kota padajoče svetlobe [59, 60]. Poskus premagovanja pomanjkljivosti D-OCT je OCT angiografija. Za izvajanje te metode je bila potrebna visokokontrastna in ultrahitrostna tehnologija OCT. Algoritem, imenovan amplitudna dekorelacijska angiografija z razdeljenim spektrom (SS-ADA), je postal ključ za razvoj in izboljšanje tehnike. Algoritem SS-ADA vključuje analizo z uporabo delitve celotnega spektra optičnega vira na več delov, čemur sledi ločen izračun dekorelacije za vsako frekvenčno območje spektra. Hkrati se izvede anizotropna analiza dekorelacije in izvedejo se številni pregledi celotne spektralne širine, ki zagotavljajo visoko prostorsko ločljivost ožilja (slika 2, 3) [61, 62]. Ta algoritem se uporablja v tomografu Avanti RTVue XR (Optovue, ZDA). OCT angiografija je neinvazivna tridimenzionalna alternativa običajni angiografiji. Prednosti metode vključujejo neinvazivnost študije, ni potrebe po uporabi fluorescenčnih barvil, sposobnost kvantitativnega merjenja očesnega krvnega pretoka v žilah..

Optofiziologija je metoda neinvazivnega proučevanja fizioloških procesov v tkivih z uporabo OCT. OCT je občutljiv na prostorske spremembe v optičnem odboju ali razprševanju svetlobe v tkivih zaradi lokalnih sprememb refrakcijskega indeksa. Fiziološki procesi, ki se pojavljajo na celični ravni, na primer depolarizacija membrane, otekanje celic in presnovne spremembe, lahko privedejo do majhnih, a zaznavnih sprememb lokalnih optičnih lastnosti biološkega tkiva. Prvi dokazi, da je OCT mogoče uporabiti za pridobitev in oceno fiziološkega odziva na svetlobno stimulacijo mrežnice, so bili dokazani leta 2006 [63]. Nato je bila ta tehnika uporabljena za preučevanje človeške mrežnice in vivo. Trenutno številni raziskovalci še naprej delajo v tej smeri [64].
OCT je ena najuspešnejših in najpogosteje uporabljanih slikovnih tehnik v oftalmologiji. Trenutno so tehnološke naprave na seznamu izdelkov več kot 50 podjetij na svetu. V zadnjih 20 letih se je ločljivost izboljšala 10-krat, hitrost skeniranja pa se je povečala na stotine krat. Nenehni napredek v tehnologiji ČDO je to metodo postalo dragoceno orodje za preučevanje očesnih struktur v praksi. Razvoj novih tehnologij in dodatkov k ČDO v zadnjem desetletju je omogočil natančno diagnozo, dinamično opazovanje in oceno rezultatov zdravljenja. To je primer, kako lahko nove tehnologije rešijo resnične zdravstvene težave. Kot je pogosto pri novih tehnologijah, lahko nadaljnje izkušnje z uporabo in razvoj aplikacij omogočijo globlje razumevanje patogeneze očesne patologije..