Optická koherenčná tomografia (OCT) ako neinvazívna zobrazovacia metóda sa používa hlavne v medicíne. Tu tvoria základ tejto metódy rôzne odrazové a rozptylové vlastnosti rôznych tkanív. Ako relatívne nová metóda sa OCT v súčasnosti etabluje čoraz viac oblasti použitia.
Čo je to optická koherentná tomografia?
V oblasti oftalmologickej diagnostiky sa OCT ukazuje ako veľmi prospešná, tu sa skúma hlavne fundus očného motívu OCT. Fyzikálny základ optická koherenčná tomografia je tvorba interferenčného obrazca počas vlnovej superpozície referenčných vĺn s odrazenými vlnami. Rozhodujúca je dĺžka súdržnosti svetla. Koherenčná dĺžka predstavuje maximálny rozdiel času cesty dvoch svetelných lúčov, ktorý ešte umožňuje vytvorenie stabilného interferenčného obrazca, keď sú superponované. V optická koherenčná tomografia, svetlo s krátkou koherenčnou dĺžkou sa používa pomocou interferometra na určenie vzdialeností rozptylových materiálov. Za týmto účelom sa v medicíne bodovo skenuje oblasť tela, ktorá sa má vyšetrovať. Metóda umožňuje dobré hĺbkové vyšetrenie vďaka vysokej hĺbke penetrácie (1 - 3 mm) použitého žiarenia do rozptylového tkaniva. Zároveň existuje aj vysoké axiálne rozlíšenie pri vysokej rýchlosti merania. Optická koherentná tomografia tak predstavuje optický protipól sonografie.
Funkcia, účinok a ciele
Metóda optickej koherenčnej tomografie je založená na interferometrii bieleho svetla. Využíva superpozíciu referenčného svetla s odrazeným svetlom na vytvorenie interferenčného obrazca. Týmto spôsobom je možné určiť hĺbkový profil vzorky. Pre medicínu to znamená vyšetrenie hlbších tkanivových rezov, ktoré nie je možné dosiahnuť klasickou mikroskopiou. Pre merania sú zvlášť zaujímavé dva rozsahy vlnových dĺžok. Jedným z nich je spektrálny rozsah pri vlnovej dĺžke 800 nm. Tento spektrálny rozsah poskytuje dobré rozlíšenie. Na druhej strane svetlo s vlnovou dĺžkou 1300 XNUMX nm preniká obzvlášť hlboko do tkaniva a umožňuje obzvlášť dobrú hĺbkovú analýzu. Dnes sa používajú dve hlavné aplikačné metódy OCT: systémy Time Domain OCT a systémy Fourier Domain OCT. V obidvoch systémoch je excitačné svetlo rozdelené na referenčné a vzorkové svetlo pomocou interferometra, čo vedie k interferencii s odrazeným žiarením. Bočné vychýlenie vzorkovacieho lúča nad záujmovou oblasťou vedie k vytvoreniu obrazov prierezu, ktoré sú zlúčené za vzniku celkového obrazu. Systém Time Domain OCT je založený na krátko koherentnom širokopásmovom svetle, ktoré produkuje interferenčný signál iba vtedy, keď sa obidve dĺžky ramien interferometra zhodujú. Polohu referenčného zrkadla je teda potrebné prekonať, aby sa určila amplitúda spätného rozptylu. Z dôvodu mechanického pohybu zrkadla je čas potrebný na zobrazenie príliš vysoký, takže táto metóda nie je vhodná na rýchle zobrazovanie. Alternatívna metóda Fourier Domain OCT funguje na princípe spektrálneho rozkladu interferovaného svetla. To súčasne zachytáva celú hĺbkovú informáciu a výrazne zlepšuje pomer signálu k šumu. Ako svetelné zdroje sa používajú lasery, ktoré krok za krokom skenujú skúmané časti tela. Oblasti použitia optickej koherentnej tomografie sú predovšetkým v medicíne a tu najmä v oftalmológii, rakovina diagnostika a koža vyšetrenie. Rôzne indexy lomu na rozhraniach príslušných tkanivových rezov sa určujú prostredníctvom interferenčných vzorov odrazeného svetla s referenčným svetlom a zobrazujú sa ako obraz. V oftalmológii sa vyšetruje hlavne očný fundus. Konkurenčné techniky, ako napríklad konfokálny mikroskop, nemôžu adekvátne zobraziť vrstvenú štruktúru sietnice. Iné techniky niekedy príliš zaťažujú ľudské oko. Najmä v oblasti oftalmologickej diagnostiky sa preto OCT ukazuje ako veľmi výhodná, najmä preto, že bezkontaktné meranie tiež eliminuje riziko infekcie a psychologické stres. V súčasnosti sa pre OCT otvárajú nové perspektívy v oblasti kardiovaskulárneho zobrazovania. Intravaskulárna optická koherentná tomografia je založená na použití infračerveného svetla. OCT tu poskytuje informácie o plakoch, disekciách, tromboch alebo dokonca stent Používa sa tiež na charakterizáciu morfologických zmien v krv plavidlá. Okrem lekárskych aplikácií si čoraz viac vyžaduje optická koherentná tomografia oblasti použitia pri testovaní materiálov, pre monitoring vo výrobných procesoch alebo pri kontrole kvality.
Riziká, vedľajšie účinky a nebezpečenstvá
V porovnaní s inými metódami má optická koherenčná tomografia veľa výhod. Je to neinvazívna a bezkontaktná metóda. To mu umožňuje do značnej miery zabrániť prenosu infekcií a výskytu psychologických stres. Ďalej OCT nepoužíva ionizujúce žiarenie. The elektromagnetické žiarenie použitý do značnej miery zodpovedá frekvenčným rozsahom, ktorým sú ľudia denne vystavení. Veľkou výhodou OCT je tiež to, že rozlíšenie hĺbky nezávisí od priečneho rozlíšenia. To vylučuje potrebu tenkých rezov používaných v klasickej mikroskopii, pretože táto technika je založená na čistom optickom odraze. Takto môžu byť v živom tkanive generované mikroskopické obrazy vďaka veľkej hĺbke prieniku použitého žiarenia. Princíp fungovania metódy je veľmi selektívny, takže možno detekovať aj veľmi malé signály a priradiť ich do konkrétnej hĺbky. Z tohto dôvodu je OCT obzvlášť vhodná na vyšetrenie svetlocitlivého tkaniva. Použitie OCT je obmedzené hĺbkou penetrácie závislou od vlnovej dĺžky elektromagnetické žiarenie a rozlíšenie závislé od šírky pásma. Avšak od roku 1996 boli vyvinuté širokopásmové lasery, ktoré ďalej pokročili v hĺbkovom rozlíšení. Teda od vývoja UHR-OCT (OCT s vysokým rozlíšením), dokonca aj subcelulárnych štruktúr u človeka rakovina bunky je možné zobraziť. Pretože OCT je stále veľmi mladá technika, ešte nie sú vyčerpané všetky možnosti. Optická koherenčná tomografia je však atraktívna, pretože predstavuje č zdravie riziko, má veľmi vysoké rozlíšenie a je veľmi rýchly.
