فناوری تصویربرداری OCT

ساختار و اصول اولیه توموگرافی انسجام نوری

توموگرافی انسجام نوریبر اساس اصل تداخل سنج است، از نور منسجم ضعیف مادون قرمز نزدیک برای تابش بافت مورد آزمایش استفاده می کند و بر اساس پیوستگی نور تداخل ایجاد می کند. این دستگاه از فناوری تشخیص سوپرهترودین برای اندازه گیری شدت نور منعکس شده برای تصویربرداری بافت سطحی استفاده می کند. . سیستم OCT از یک منبع نور کم انسجام، یک تداخل سنج فیبر نوری Michelson و یک سیستم تشخیص فوتوالکتریک تشکیل شده است.

هسته OCT تداخل سنج فیبر Michelson است. نور ساطع شده توسط منبع نور کم انسجام دیود سوپرلومینسانس (SLD) به فیبر تک حالته جفت می شود و توسط کوپلر فیبر 2×2 به دو مسیر تقسیم می شود. یکی از راه ها نور مرجعی است که توسط عدسی هماهنگ شده و از آینه هواپیما برمی گردد. ; دیگری پرتو نمونه برداری است که توسط عدسی به نمونه تحت آزمایش متمرکز شده است.

نور مرجع برگشتی توسط بازتابنده و نور پس پراکنده نمونه تحت آزمایش روی آشکارساز ادغام می شوند. وقتی اختلاف مسیر نوری بین این دو در طول همدوسی منبع نور باشد، تداخل رخ می دهد. سیگنال خروجی آشکارساز بازتاب پس پراکندگی محیط را منعکس می کند. به سمت شدت پراکندگی.

آینه را اسکن کنید و موقعیت مکانی آن را ثبت کنید، به طوری که نور مرجع با نور پس پراکنده از اعماق مختلف در محیط تداخل کند. با توجه به موقعیت آینه و شدت سیگنال تداخل مربوطه، داده های اندازه گیری اعماق مختلف (جهت z) نمونه به دست می آید. سپس با اسکن پرتو نمونه برداری در صفحه x-y، نتیجه توسط کامپیوتر پردازش می شود تا اطلاعات ساختار سه بعدی نمونه به دست آید.

توسعه فناوری تصویربرداری OCT

با استفاده گسترده از سونوگرافی در زمینه چشم پزشکی، مردم امیدوارند که روش تشخیص با وضوح بالاتر را توسعه دهند. ظهور بیومیکروسکوپ اولتراسوند (UBM) این نیاز را تا حدی برآورده می کند. می تواند با استفاده از امواج صوتی با فرکانس بالاتر، تصویربرداری با وضوح بالا از بخش قدامی را انجام دهد. با این حال، به دلیل تضعیف سریع امواج صوتی با فرکانس بالا در بافت‌های بیولوژیکی، عمق تشخیص آن تا حدی محدود است. اگر به جای امواج صوتی از امواج نور استفاده شود، آیا می توان عیوب را جبران کرد؟

در سال 1987، تاکادا و همکاران. یک روش تداخل سنجی کم انسجام نوری را توسعه داد که به روشی برای اندازه گیری نوری با وضوح بالا با پشتیبانی از فیبر نوری و اجزای اپتوالکترونیک تبدیل شد. یانگکوئیست و همکاران یک بازتابسنج منسجم نوری ایجاد کرد که منبع نور آن یک دیود فوق‌العاده ساطع کننده نور است که مستقیماً به یک فیبر نوری کوپل شده است. یک بازوی ابزار حاوی یک آینه مرجع در داخل قرار دارد، در حالی که فیبر نوری در بازوی دیگر به یک دستگاه دوربین مانند متصل است. اینها پایه های نظری و فنی را برای ظهور OCT گذاشته اند.

در سال 1991، دیوید هوانگ، دانشمند چینی در MIT، از OCT توسعه یافته برای اندازه گیری شبکیه جدا شده و عروق کرونر استفاده کرد. از آنجایی که OCT دارای وضوح بی‌سابقه‌ای مانند بیوپسی نوری است، به سرعت برای اندازه‌گیری و تصویربرداری از بافت‌های بیولوژیکی توسعه یافت.

با توجه به ویژگی‌های نوری چشم، فناوری OCT در کاربردهای بالینی چشم پزشکی سریع‌ترین پیشرفت را دارد. قبل از سال 1995، دانشمندانی مانند Huang از OCT برای اندازه‌گیری و تصویربرداری از بافت‌هایی مانند شبکیه، قرنیه، اتاق قدامی و عنبیه چشم‌های in vitro و in vivo انسان استفاده می‌کردند و به طور مداوم فناوری OCT را بهبود می‌دادند. پس از چندین سال بهبود، سیستم OCT بیشتر بهبود یافته و به یک ابزار تشخیص بالینی عملی تبدیل شده است، به یک ابزار تجاری تبدیل شده است و در نهایت برتری خود را در تصویربرداری فوندوس و شبکیه تایید کرد. OCT در سال 1995 به طور رسمی در کلینیک های چشم پزشکی مورد استفاده قرار گرفت.

در سال 1997، OCT به تدریج در معاینات پوست، دستگاه گوارش، سیستم ادراری و قلب و عروق مورد استفاده قرار گرفت. مری، دستگاه گوارش، OCT سیستم ادراری و OCT قلبی عروقی همگی معاینات تهاجمی هستند، مشابه آندوسکوپ و کاتتر، اما با وضوح بالاتر و می توانند فراساختارها را مشاهده کنند. Skin OCT یک بازرسی تماسی است و فراساختار نیز قابل مشاهده است.

OCT اولیه مورد استفاده در عمل بالینی OCT1 است که از یک کنسول و یک کنسول قدرت تشکیل شده است. این کنسول شامل یک کامپیوتر OCT، یک مانیتور OCT، یک صفحه کنترل و یک صفحه نمایش است. نیروگاه شامل یک سیستم مشاهده فوندوس و یک سیستم کنترل نور تداخل است. از آنجایی که کنسول و پلت فرم پاور دستگاه های نسبتاً مستقلی هستند و این دو با سیم به هم متصل می شوند، این ساز دارای حجم بیشتر و فضای بیشتری است.

برنامه تحلیل OCT1 به پردازش تصویر و اندازه گیری تصویر تقسیم می شود. پردازش تصویر شامل استانداردسازی تصویر، کالیبراسیون تصویر، کالیبراسیون و استانداردسازی تصویر، هموارسازی گاوسی تصویر، هموارسازی میانه تصویر. روش های اندازه گیری تصویر کمتر است، فقط اندازه گیری ضخامت شبکیه و اندازه گیری ضخامت لایه فیبر عصبی شبکیه. با این حال، از آنجایی که OCT1 روش های اسکن و روش های تحلیل کمتری دارد، به سرعت با OCT2 جایگزین شد.

OCT2 با ارتقاء نرم افزار بر اساس OCT1 شکل گرفته است. همچنین برخی از سازها وجود دارند که کنسول و میز قدرت را با هم ترکیب کرده و یک ساز OCT2 را تشکیل می دهند. این ابزار مانیتور تصویر را کاهش می دهد و تصویر OCT را مشاهده می کند و موقعیت اسکن بیمار را بر روی همان صفحه کامپیوتر مانیتور می کند، اما عملکرد آن مانند OCT1 مشابه است، به صورت دستی در کنترل پنل عمل می کند.

ظهور OCT3 در سال 2002 مرحله جدیدی از فناوری OCT را نشان داد. علاوه بر رابط کاربری کاربرپسندتر OCT3، تمام عملیات را می توان بر روی کامپیوتر با ماوس انجام داد و برنامه های اسکن و تجزیه و تحلیل آن روز به روز کامل تر می شوند. مهمتر از آن، وضوح OCT3 بالاتر است، وضوح محوری آن ≤10 I¼m و وضوح جانبی آن 20 μm است. تعداد نمونه های محوری به دست آمده توسط OCT3 از 128 به 768 در اسکن 1 A اصلی افزایش یافته است. بنابراین، انتگرال OCT3 از 131 072 به 786 432 افزایش یافته است و ساختار سلسله مراتبی تصویر مقطعی بافت اسکن شده واضح تر است.