Tomografi koheren optik

The tomografi koheren optik (OCT) sebagai kaedah pengimejan bukan invasif digunakan terutamanya dalam perubatan. Sifat pantulan dan hamburan kain yang berbeza menjadi asas kaedah ini. Sebagai kaedah yang agak baru, OCT kini membangun dirinya dalam lebih banyak bidang aplikasi.

Apa itu Tomografi Koheren Optik?

Asas fizikal tomografi koheren optik adalah penciptaan corak gangguan ketika gelombang rujukan ditumpangkan pada gelombang yang dipantulkan. Faktor penentu adalah panjang koheren cahaya.

Panjang koherensi mewakili perbezaan maksimum dalam waktu transit antara dua sinar cahaya yang, apabila ditumpangkan, masih memungkinkan timbulnya corak gangguan yang stabil. Tomografi koheren optik menggunakan cahaya dengan panjang koheren pendek dengan bantuan interferometer untuk menentukan jarak bahan penyerakan.

Untuk tujuan ini, dalam bidang perubatan, kawasan badan yang akan diperiksa diimbas pada titik. Kaedah ini memungkinkan penyiasatan kedalaman yang baik kerana kedalaman penembusan tinggi (1-3 mm) radiasi yang digunakan dalam tisu penyerakan. Pada masa yang sama, terdapat juga resolusi paksi tinggi pada kelajuan pengukuran yang tinggi. Tomografi koheren optik dengan demikian mewakili rakan optik sonografi.

Fungsi, kesan & matlamat

Kaedah tomografi koheren optik berdasarkan interferometri cahaya putih. Ia menggunakan superposisi cahaya rujukan dengan cahaya yang dipantulkan untuk membentuk corak gangguan. Profil kedalaman sampel dapat ditentukan. Untuk perubatan, ini bermaksud memeriksa bahagian tisu yang lebih dalam yang tidak dapat dicapai dengan mikroskopi konvensional. Dua julat panjang gelombang khususnya yang menarik untuk pengukuran.

Di satu pihak, ini adalah julat spektrum pada panjang gelombang 800 nm. Julat spektrum ini memberikan resolusi yang baik. Sebaliknya, cahaya dengan panjang gelombang 1300 nm menembusi sangat jauh ke dalam tisu dan memungkinkan analisis kedalaman yang sangat baik. Hari ini, dua kaedah aplikasi utama OCT digunakan, sistem OCT domain masa dan sistem OCT domain Fourier. Dalam kedua sistem, cahaya pengujaan dibagi menjadi rujukan dan cahaya sampel melalui interferometer, di mana gangguan berlaku dengan radiasi yang dipantulkan.

Dengan membelokkan sinar sampel ke kawasan pemeriksaan, gambar keratan direkam, yang digabungkan menjadi rakaman keseluruhan. Sistem OCT Domain Masa didasarkan pada cahaya jalur lebar koheren pendek, yang hanya menghasilkan isyarat gangguan apabila kedua-dua lengan panjang interferometer sepadan. Kedudukan cermin rujukan mesti dilalui untuk menentukan amplitud backscatter. Oleh kerana pergerakan mekanikal cermin, masa yang diperlukan untuk paparan terlalu tinggi, sehingga kaedah ini tidak sesuai untuk pencitraan pantas.

Kaedah alternatif Fourier Domain OCT berfungsi berdasarkan prinsip penguraian spektrum cahaya yang terganggu. Keseluruhan maklumat kedalaman direkodkan pada masa yang sama dan nisbah isyarat-ke-bunyi ditingkatkan dengan ketara. Laser berfungsi sebagai sumber cahaya, yang secara beransur-ansur mengimbas bahagian badan yang akan diperiksa. Bidang penerapan tomografi koheren optik terutamanya dalam bidang perubatan dan di sini terutamanya dalam bidang oftalmologi, diagnostik kanser dan pemeriksaan kulit. Indeks bias yang berlainan di antara muka bahagian tisu yang bersangkutan ditentukan melalui corak gangguan cahaya yang dipantulkan dengan cahaya referensi dan ditampilkan sebagai gambar.

Dalam oftalmologi, fundus terutamanya dikaji. Teknik bersaing, seperti mikroskop confocal, tidak dapat menggambarkan struktur retina berlapis. Dengan prosedur lain, mata manusia kadang-kadang terlalu tertekan. Khususnya dalam bidang diagnostik mata, OCT terbukti sangat menguntungkan, terutama kerana pengukuran tanpa sentuhan juga tidak termasuk risiko jangkitan dan tekanan psikologi. Pada masa ini, perspektif baru terbuka untuk OCT dalam bidang pengimejan kardiovaskular.

Tomografi koheren optik intravaskular berdasarkan penggunaan cahaya inframerah. Di sini OCT memberikan maklumat mengenai dimensi plak, pembelahan, trombi atau stent. Ia juga digunakan untuk mencirikan perubahan morfologi pada saluran darah. Sebagai tambahan kepada aplikasi perubatan, tomografi koheren optik semakin menaklukkan bidang aplikasi dalam pengujian bahan, untuk memantau proses produksi atau dalam pengendalian kualiti.

Risiko, kesan sampingan & bahaya

Tomografi koheren optik mempunyai banyak kelebihan berbanding kaedah lain. Ini adalah prosedur yang tidak invasif dan tidak boleh dihubungi. Ini membolehkan penyebaran jangkitan dan berlakunya tekanan psikologi dapat dielakkan. Tambahan pula, tiada sinaran pengion yang digunakan di OCT.

Sinaran elektromagnetik yang digunakan sebahagian besarnya sesuai dengan julat frekuensi yang terdedah kepada manusia setiap hari. Kelebihan OCT yang lain ialah resolusi kedalaman tidak bergantung pada resolusi melintang. Bahagian nipis yang digunakan dalam mikroskopi klasik tidak lagi diperlukan kerana prosesnya berdasarkan pantulan optik semata-mata. Kedalaman penembusan besar radiasi yang digunakan membolehkan gambar mikroskopik dihasilkan dalam tisu hidup.

Prinsip operasi kaedah ini sangat selektif, sehingga isyarat yang sangat kecil dapat dikesan dan diberikan pada kedalaman tertentu. Inilah sebabnya mengapa OCT sangat sesuai untuk memeriksa tisu sensitif cahaya. Batasan penggunaan OCT berpunca dari kedalaman penembusan bergantung pada panjang gelombang radiasi elektromagnetik dan resolusi bergantung pada lebar jalur. Walau bagaimanapun, laser jalur lebar telah dikembangkan sejak tahun 1996, yang mempunyai resolusi kedalaman yang lebih maju.

Sejak pengembangan UHR-OCT (resolusi tinggi-tinggi OCT), bahkan mungkin memaparkan struktur subselular dalam sel-sel barah manusia. Oleh kerana OCT masih merupakan prosedur yang sangat muda, tidak semua kemungkinan telah habis. Tomografi koheren optik menarik kerana tidak menimbulkan risiko kesihatan, mempunyai resolusi yang sangat tinggi dan sangat cepat.