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?

Fizikalna 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 svjetlo kratke koherencijske duljine uz pomoć interferometra za određivanje udaljenosti materijala za raspršivanje.

U tu svrhu se u medicini pregledava područje tijela koje se pregledava u točkama. Metoda omogućava dobro ispitivanje 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. Za mjerenja su posebno zanimljiva dva raspona valnih duljina.

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 1300 nm prodire posebno duboko u tkivo i omogućava posebno dobru analizu dubine. Danas se koriste dvije glavne metode primjene OCT-a, OCT sustavi vremenske domene i OCT-ovi domene Fourier. U oba sustava svjetlo pobuđenja dijeli se na referentno i uzorkovo svjetlo 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 ukupni snimak. Vremenski OCT sustav temeljen je na kratkoročnom, širokopojasnom svjetlu, koji stvara 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. Cjelokupna informacija o dubini bilježi se istodobno 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 postupcima ljudsko oko je ponekad previše stresno. Osobito u području očne dijagnostike, OCT se pokazao vrlo povoljnim, posebno jer beskontaktno mjerenje također isključuje rizik od infekcije i psihološkog stresa. Trenutno se za OCT otvaraju nove perspektive u području kardiovaskularnog snimanja.

Intravaskularna optička koherencijska tomografija temelji se na korištenju infracrvenog svjetla. Ovdje OCT daje informacije o plakovima, disekcijama, dimenzijama tromba ili stenta. Također se koristi za karakterizaciju morfoloških promjena krvnih žila. Osim medicinskih primjena, optička koherencijska tomografija 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.

Korišteno elektromagnetsko zračenje uvelike 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. Velika dubina prodiranja korištenog zračenja omogućava stvaranje mikroskopskih slika u živom tkivu.

Princip rada ove metode vrlo je 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 upotrebe OCT proizlaze iz dubine prodiranja elektromagnetskog zračenja ovisne o valnoj duljini i rezolucije ovisne o širini opsega. Međutim, širokopojasni laseri razvijeni su od 1996. godine koji imaju još veću naprednu razlučivost.

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.