Tecnologia de imagem OCT

A estrutura e os princípios básicos da tomografia de coerência óptica.

Tomografia de coerência ópticabaseia-se no princípio do interferômetro, usa luz coerente fraca no infravermelho próximo para irradiar o tecido a ser testado e gera interferência com base na coerência da luz. Ele usa tecnologia de detecção super-heteródino para medir a intensidade da luz refletida para imagens de tecidos superficiais. . O sistema OCT é composto por uma fonte de luz de baixa coerência, um interferômetro Michelson de fibra óptica e um sistema de detecção fotoelétrico.

O núcleo do OCT é o interferômetro de fibra Michelson. A luz emitida pela fonte de luz de baixa coerência Superluminescence Diode (SLD) é acoplada à fibra monomodo e é dividida em dois caminhos pelo acoplador de fibra 2×2. Uma maneira é a luz de referência que é colimada pela lente e retornada do espelho plano. ; O outro é o feixe de amostragem focado pela lente na amostra em teste.

A luz de referência retornada pelo refletor e a luz retroespalhada da amostra em teste se fundem no detector. Quando a diferença do caminho óptico entre os dois está dentro do comprimento de coerência da fonte de luz, ocorre interferência. O sinal de saída do detector reflete o retroespalhamento do meio. Em direção à intensidade de dispersão.

Escaneie o espelho e registre sua posição espacial, de modo que a luz de referência interfira na luz retroespalhada de diferentes profundidades no meio. De acordo com a posição do espelho e a intensidade do sinal de interferência correspondente, são obtidos os dados de medição de diferentes profundidades (direção z) da amostra. Em seguida, combinado com a varredura do feixe de amostragem no plano x-y, o resultado é processado pelo computador para obter as informações da estrutura tridimensional da amostra.

O desenvolvimento da tecnologia de imagem OCT

Com a ampla aplicação do ultrassom no campo da oftalmologia, as pessoas esperam desenvolver um método de detecção de maior resolução. O surgimento do Biomicroscópio Ultrassônico (UBM) atende a esse requisito até certo ponto. Ele pode realizar imagens de alta resolução do segmento anterior usando ondas sonoras de alta frequência. No entanto, devido à rápida atenuação das ondas sonoras de alta frequência em tecidos biológicos, sua profundidade de detecção é limitada até certo ponto. Se forem usadas ondas de luz em vez de ondas de som, os defeitos podem ser compensados?

Em 1987, Takada et al. desenvolveu um método de interferometria óptica de baixa coerência, que foi desenvolvido em um método para medição óptica de alta resolução com o apoio de fibras ópticas e componentes optoeletrônicos; Youngquist et ai. desenvolveu um reflectômetro óptico coerente cuja fonte de luz é um super diodo emissor de luz diretamente acoplado a uma fibra óptica. Um braço do instrumento contendo um espelho de referência está localizado dentro, enquanto a fibra óptica no outro braço está conectada a um dispositivo semelhante a uma câmera. Estes lançaram as bases teóricas e técnicas para o surgimento do OCT.

Em 1991, David Huang, um cientista chinês do MIT, usou o OCT desenvolvido para medir a retina isolada e as artérias coronárias. Como a OCT possui alta resolução sem precedentes, semelhante à biópsia óptica, ela foi rapidamente desenvolvida para a medição e imagem de tecidos biológicos.

Devido às características ópticas do olho, a tecnologia OCT está se desenvolvendo mais rapidamente em aplicações clínicas de oftalmologia. Antes de 1995, cientistas como Huang usavam OCT para medir e criar imagens de tecidos como retina, córnea, câmara anterior e íris dos olhos humanos in vitro e in vivo, melhorando continuamente a tecnologia OCT. Após vários anos de aprimoramento, o sistema OCT foi aprimorado e desenvolvido em uma ferramenta de detecção clinicamente prática, transformado em um instrumento comercial e, finalmente, confirmou sua superioridade em imagens de fundo e retina. OCT foi usado oficialmente em clínicas de oftalmologia em 1995.

Em 1997, a OCT foi gradualmente utilizada em exames dermatológicos, digestivos, urinários e cardiovasculares. OCT de esôfago, gastrointestinal, sistema urinário e OCT cardiovascular são todos exames invasivos, semelhantes aos endoscópios e cateteres, mas com maior resolução e podem observar ultraestruturas. A OCT da pele é uma inspeção de contato, e a ultraestrutura também pode ser observada.

O OCT inicial utilizado na prática clínica é o OCT1, que é composto por um console e um console elétrico. O console inclui um computador OCT, um monitor OCT, um painel de controle e uma tela de monitoramento; a estação de energia inclui um sistema de observação de fundo e um sistema de controle de luz de interferência. Como o console e a plataforma de energia são dispositivos relativamente independentes, e os dois são conectados por fios, o instrumento tem um volume maior e um espaço maior.

O programa de análise do OCT1 é dividido em processamento de imagem e medição de imagem. O processamento de imagem inclui padronização de imagem, calibração de imagem, calibração e padronização de imagem, suavização gaussiana de imagem, suavização de mediana de imagem; os procedimentos de medição de imagem são menores, apenas a medição da espessura da retina e a medição da espessura da camada de fibras nervosas da retina. No entanto, como o OCT1 possui menos procedimentos de varredura e análise, ele foi rapidamente substituído pelo OCT2.

OCT2 é formado por atualização de software com base no OCT1. Existem também alguns instrumentos que combinam o console e a mesa de alimentação em um para formar um instrumento OCT2. Este instrumento reduz o monitor de imagem e observa a imagem do OCT e monitora a posição de escaneamento do paciente na mesma tela do computador, mas a operação é a mesma do OCT1 Similar, é operado manualmente no painel de controle.

O aparecimento do OCT3 em 2002 marcou uma nova etapa da tecnologia OCT. Além da interface de operação mais amigável do OCT3, todas as operações podem ser feitas no computador com o mouse, e seus programas de varredura e análise estão se tornando cada vez mais perfeitos. Mais importante ainda, a resolução de OCT3 é superior, a sua resolução axial é < 10 um e a sua resolução lateral é 20 um. O número de amostras axiais adquiridas pelo OCT3 aumentou de 128 para 768 no 1 A-scan original. Portanto, a integral de OCT3 aumentou de 131.072 para 786.432, e a estrutura hierárquica da imagem transversal do tecido digitalizado é mais clara.