Optiskās koherences tomogrāfija

optiskās koherences tomogrāfija (AZT) kā neinvazīvu attēlveidošanas metodi galvenokārt izmanto medicīnā. Šīs metodes pamatā ir dažādu audumu atšķirīgās atstarošanas un izkliedes īpašības. Tā kā AZT ir salīdzinoši jauna metode, tā arvien vairāk izmanto savas darbības jomas.

Kas ir optiskās saskaņotības tomogrāfija?

Optiskās koherences tomogrāfijas fiziskais pamats ir traucējumu modeļa izveidošana, kad atskaites viļņi tiek uzlikti uz atstarotiem viļņiem. Izšķirošais faktors ir gaismas koherences garums.

Koherences garums apzīmē divu gaismas staru pārejas laika maksimālo atšķirību, kas, uzliekot tos savstarpēji, tomēr ļauj radīt stabilu traucējumu modeli. Lai noteiktu izkliedējošo materiālu attālumus, optiskajā koherences tomogrāfijā ar interferometra palīdzību tiek izmantota gaisma ar īsu koherences garumu.

Šim nolūkam medicīnā punktos tiek skenēts pārbaudāmais ķermeņa laukums. Metode ļauj veikt labu dziļuma izmeklēšanu, pateicoties izkliedes audos izmantotā starojuma lielajam iespiešanās dziļumam (1-3 mm). Tajā pašā laikā ir arī liela aksiālā izšķirtspēja ar lielu mērīšanas ātrumu. Tādējādi optiskās koherences tomogrāfija ir sonogrāfijas optiskais ekvivalents.

Funkcija, efekts un mērķi

Optiskās koherences tomogrāfijas metodes pamatā ir baltas gaismas interferometrija. Lai izveidotu traucējumus, tas izmanto atsauces gaismas un atstarotās gaismas superpozīciju. Var noteikt parauga dziļuma profilu. Medicīnā tas nozīmē dziļāku audu sekciju pārbaudi, kuras nevar sasniegt ar parasto mikroskopiju. Mērījumiem īpaši interesanti ir divi viļņu garuma diapazoni.

No vienas puses, tas ir spektrālais diapazons pie viļņa garuma 800 nm.Šis spektrālais diapazons nodrošina labu izšķirtspēju. No otras puses, gaisma ar viļņa garumu 1300 nm īpaši dziļi iekļūst audos un nodrošina īpaši labu dziļuma analīzi. Mūsdienās tiek izmantotas divas galvenās AZT piemērošanas metodes: laika domēna AZT sistēmas un Furjē domēna AZT sistēmas. Abās sistēmās ierosmes gaisma tiek sadalīta atsauces un parauga gaismā, izmantojot interferometru, tādējādi radot traucējumus atstarotajam starojumam.

Sānu virzienā novirzot parauga staru pa pārbaudes laukumu, tiek ierakstīti šķērsgriezumi, kas tiek apvienoti, lai veidotu kopējo ierakstu. Laika apgabala AZT sistēma ir balstīta uz īsi saskanīgu, platjoslas gaismu, kas rada traucējumu signālu tikai tad, kad abi interferometra rokas garumi sakrīt. Atskaites spoguļa novietojums ir jānolaiž cauri, lai noteiktu atpakaļatkāpes amplitūdu. Spoguļa mehāniskās kustības dēļ displejam nepieciešamais laiks ir pārāk liels, tāpēc šī metode nav piemērota ātrai attēlveidošanai.

Alternatīvā Furjē domēna OCT metode darbojas pēc traucētās gaismas spektrālās sadalīšanās principa. Visa dziļuma informācija tiek ierakstīta vienlaicīgi, un signāla un trokšņa attiecība ir ievērojami uzlabojusies. Lāzeri kalpo kā gaismas avoti, kas pakāpeniski skenē pārbaudāmās ķermeņa daļas. Optiskās koherences tomogrāfijas piemērošanas jomas galvenokārt ir medicīnā un šeit jo īpaši oftalmoloģijā, vēža diagnostikā un ādas izmeklējumos. Dažādos refrakcijas rādītājus attiecīgo audu sekciju saskarnēs nosaka caur atstarotās gaismas un atskaites gaismas iejaukšanās modeli un parāda kā attēlu.

Oftalmoloģijā galvenokārt tiek pārbaudīts pamatne. Konkurējošie paņēmieni, piemēram, konfokālais mikroskops, nevar pietiekami labi attēlot tīklenes slāņaino struktūru. Veicot citas procedūras, cilvēka acs dažreiz ir pārāk stresa stāvoklī. Tāpēc jo īpaši acu diagnostikas jomā AZT ir izrādījusies ļoti izdevīga, jo īpaši tāpēc, ka bezkontakta mērīšana izslēdz arī infekcijas risku un psiholoģisko stresu. Pašlaik AZT tiek atvērtas jaunas perspektīvas sirds un asinsvadu attēlveidošanas jomā.

Intravaskulāras optiskās koherences tomogrāfija balstās uz infrasarkanās gaismas izmantošanu. Šeit AZT sniedz informāciju par plāksnīšu, sadalījumu, trombu vai pat stenta izmēriem. To lieto arī, lai raksturotu morfoloģiskās izmaiņas asinsvados. Papildus medicīniskajiem lietojumiem optiskā koherences tomogrāfija arvien vairāk iekaro arī lietojuma jomas materiālu testēšanā, ražošanas procesu uzraudzībā vai kvalitātes kontrolē.

Riski, blakusparādības un briesmas

Optiskās koherences tomogrāfijai ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar citām metodēm. Tā ir neinvazīva un bezkontakta procedūra. Tas ļauj lielā mērā izvairīties no infekciju pārnešanas un psiholoģiskā stresa. Turklāt AZT neizmanto jonizējošo starojumu.

Izmantotais elektromagnētiskais starojums lielākoties atbilst frekvences diapazoniem, ar kuriem cilvēki saskaras katru dienu. Vēl viena liela AZT priekšrocība ir tā, ka dziļuma izšķirtspēja nav atkarīga no šķērsvirziena izšķirtspējas. Plānas sekcijas, ko izmanto klasiskajā mikroskopijā, vairs nav vajadzīgas, jo process ir balstīts uz tīri optisku atstarojumu. Lielais izmantotā starojuma iespiešanās dziļums ļauj mikroskopiskus attēlus ģenerēt dzīvos audos.

Metodes darbības princips ir ļoti selektīvs, lai pat ļoti mazus signālus varētu noteikt un piešķirt noteiktam dziļumam. Tāpēc AZT ir īpaši piemērota gaismas jutīgo audu izmeklēšanai. AZT lietošanas ierobežojumus rada no elektromagnētiskā starojuma atkarīgais iespiešanās dziļums no viļņa garuma un izšķirtspēja no joslas platuma. Tomēr kopš 1996. gada ir izstrādāti platjoslas lāzeri, kuriem ir vēl uzlabota dziļuma izšķirtspēja.

Kopš UHR-AZT (īpaši augstas izšķirtspējas AZT) attīstības ir bijis iespējams pat parādīt subcelulāras struktūras cilvēka vēža šūnās. Tā kā AZT joprojām ir ļoti jauna procedūra, ne visas iespējas ir izsmeltas. Optiskās koherences tomogrāfija ir pievilcīga, jo tā nerada risku veselībai, tai ir ļoti augsta izšķirtspēja un ļoti ātra.