Optička koherencijska tomografija

optička koherencijska tomografija (listopada) kao neinvazivna metoda snimanja uglavnom se koristi u medicini. Različita svojstva refleksije i raspršivanja različitih tkanina čine osnovu ove metode. Kao relativno nova metoda, OCT se trenutno etablira u sve više i više područja primjene.

Što je optička koherencijska tomografija?

Fizička osnova optičke koherencijske tomografije je stvaranje interferencijskog uzorka kada su referentni valovi postavljeni na reflektirane valove. Odlučujući faktor je koherencijska duljina svjetla.

Duljina koherencije predstavlja maksimalnu razliku u vremenu prolaska između dvije svjetlosne zrake, koja, kada je postavljena, i dalje omogućuje stvaranje stabilnog uzorka smetnji. Optička koherencijska tomografija koristi svjetlost s kratkom duljinom koherencije uz pomoć interferometra za određivanje udaljenosti materijala za raspršivanje.

U tu se svrhu u medicini pregledava područje tijela koje se pregledava u točkama. Metoda omogućava dobro istraživanje dubine zbog velike dubine prodiranja (1-3 mm) radijacije koja se koristi u tkivu raspršivanja. Istovremeno postoji i velika aksijalna razlučivost pri velikoj mjernoj brzini. Optička koherencijska tomografija tako predstavlja optičku suprotnost sonografije.

Funkcija, učinak i ciljevi

Metoda optičke koherencijske tomografije temelji se na interferometriji bijelog svjetla. Koristi superpoziciju referentne svjetlosti sa reflektiranom svjetlošću kako bi formirao interferencijski uzorak. Profil dubine uzorka može se odrediti. Za medicinu to znači ispitivanje dubljih presjeka tkiva koji se ne mogu postići konvencionalnom mikroskopijom. Dva raspona valne duljine posebno su zanimljiva za mjerenja.

S jedne strane, ovo je spektralni raspon na valnoj duljini od 800 nm. Ovaj spektralni raspon omogućuje dobru razlučivost. S druge strane, svjetlost valne duljine od 1300 nm prodire posebno duboko u tkivo i omogućava posebno dobru analizu dubine. Danas se koriste dvije glavne metode primjene OCT-a, OCT-ovi vremenske domene i OCT-ovi domene Fourier. U oba sustava svjetlost pobuđivanja dijeli se na referentnu i uzorku svjetlosti pomoću interferometra, pri čemu se javlja smetnja s reflektiranim zračenjem.

Bočnim odmicanjem uzorka s uzorka preko ispitnog područja snimaju se presjeci koji se spajaju u cjelokupni snimak. Sustav vremenske OCT zasnovan je na kratko koherentnom širokopojasnom svjetlu, koji generira interferencijski signal samo kada se obje dužine krakova interferometra podudaraju. Položaj referentnog zrcala mora se proći kroz da bi se odredila amplituda stražnjeg svjetla. Zbog mehaničkog pokreta ogledala, vrijeme potrebno za prikaz je previsoko, tako da ova metoda nije prikladna za brzo snimanje.

Alternativna metoda Fourier Domain OCT djeluje na principu spektralne razgradnje interferirane svjetlosti. To znači da se cijela informacija o dubini bilježi u isto vrijeme i omjer signal-šum značajno se poboljšava. Laseri služe kao izvori svjetlosti, koji postupno skeniraju dijelove tijela koje treba pregledati. Područja primjene optičke koherencijske tomografije primarno su u medicini, a posebno u oftalmologiji, dijagnostici karcinoma i kožnim pregledima. Različiti indeksi loma na sučeljima dotičnih presjeka tkiva određuju se putem interferencijskog uzorka reflektirane svjetlosti s referentnom svjetlošću i prikazuju kao slike.

U oftalmologiji uglavnom se ispituje fundus. Natjecateljske tehnike, poput konfokalnog mikroskopa, ne mogu adekvatno prikazati slojevitu strukturu mrežnice. S drugim metodama ljudsko oko je ponekad previše stresno. Osobito u području očne dijagnostike, OCT se pokazao vrlo povoljnim, posebno zato što mjerenje bez kontakta isključuje i rizik od infekcije i psihološkog stresa. Trenutno se otvaraju nove perspektive za OCT u području kardiovaskularnog snimanja.

Intravaskularna optička koherencijska tomografija temelji se na korištenju infracrvenog svjetla. Ovdje OCT daje informacije o plakovima, disekcijama, trombi ili čak dimenzijama stenta. Također se koristi za karakterizaciju morfoloških promjena krvnih žila. Osim medicinskih primjena, optička koherencijska tomografija također sve više osvaja područja primjene u ispitivanju materijala, za nadzor proizvodnih procesa ili kontrolu kvalitete.

Rizici, nuspojave i opasnosti

Optička koherencijska tomografija ima brojne prednosti u odnosu na druge metode. To je neinvazivni i beskontaktni postupak. To omogućava u velikoj mjeri izbjeći prijenos infekcija i pojavu psihološkog stresa. Nadalje, u OCT se ne koristi ionizirajuće zračenje.

Upotrebljeno elektromagnetsko zračenje u velikoj mjeri odgovara rasponima frekvencija kojima su ljudi svakodnevno izloženi. Još jedna velika prednost OCT je da razlučivost dubine ne ovisi o poprečnoj razlučivosti. Tanki presjeci koji se koriste u klasičnoj mikroskopiji više nisu potrebni, jer se postupak temelji na čisto optičkom odrazu. Zbog velike dubine prodiranja korištenog zračenja, u živom tkivu mogu se stvoriti mikroskopske slike.

Princip rada ove metode je vrlo selektivan, tako da se čak i vrlo mali signali mogu detektirati i dodijeliti određenoj dubini. Zbog toga je OCT posebno prikladan za ispitivanje tkiva osjetljivog na svjetlost. Ograničenja u korištenju OCT proizlaze iz dubine penetracije elektromagnetskog zračenja i rezolucije ovisne o širini opsega koja ovisi o valnoj duljini. Međutim, širokopojasni laseri razvijeni su od 1996. godine koji imaju daljnju naprednu razlučivost dubine.

Od razvoja UHR-OCT (ultra visoke rezolucije OCT), čak je bilo moguće prikazati subcelularne strukture u ljudskim stanicama raka. Budući da je OCT još uvijek vrlo mlad postupak, nisu se iskoristile sve mogućnosti. Optička koherencijska tomografija je atraktivna jer ne predstavlja rizik za zdravlje, ima vrlo visoku razlučivost i vrlo je brza.