Teknologi pencitraan OCT

Struktur dan prinsip dasar tomografi koherensi optik.

Tomografi koherensi optikdidasarkan pada prinsip interferometer, menggunakan cahaya koheren lemah inframerah dekat untuk menyinari jaringan yang akan diuji, dan menghasilkan interferensi berdasarkan koherensi cahaya. Ini menggunakan teknologi deteksi superheterodyne untuk mengukur intensitas cahaya yang dipantulkan untuk pencitraan jaringan superfisial. . Sistem OCT terdiri dari sumber cahaya koherensi rendah, interferometer Michelson serat optik, dan sistem deteksi fotolistrik.

Inti dari OCT adalah interferometer serat Michelson. Cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya koherensi rendah Superluminescence Diode (SLD) digabungkan ke dalam serat mode tunggal, dan dibagi menjadi dua jalur oleh coupler serat 2x2. Salah satu caranya adalah cahaya referensi yang dikolimasikan oleh lensa dan dikembalikan dari cermin datar. ; Yang lainnya adalah sinar sampel yang difokuskan oleh lensa ke sampel yang diuji.

Cahaya referensi yang dikembalikan oleh reflektor dan cahaya backscattered dari sampel yang diuji bergabung pada detektor. Ketika perbedaan jalur optik antara keduanya berada dalam panjang koherensi sumber cahaya, interferensi terjadi. Sinyal keluaran detektor mencerminkan hamburan balik medium. Menuju intensitas hamburan.

Pindai cermin dan rekam posisi spasialnya, sehingga cahaya referensi mengganggu cahaya hamburan balik dari kedalaman yang berbeda dalam medium. Menurut posisi cermin dan intensitas sinyal interferensi yang sesuai, data pengukuran kedalaman yang berbeda (arah z) sampel diperoleh. Kemudian digabungkan dengan pemindaian sinar sampel pada bidang xy, hasilnya diproses oleh komputer untuk mendapatkan informasi struktur tiga dimensi sampel.

Perkembangan teknologi pencitraan OCT

Dengan aplikasi ultrasound yang meluas di bidang oftalmologi, orang-orang berharap dapat mengembangkan metode deteksi resolusi yang lebih tinggi. Munculnya Ultrasound Biomicroscope (UBM) memenuhi persyaratan ini sampai batas tertentu. Hal ini dapat melakukan pencitraan resolusi tinggi dari segmen anterior dengan menggunakan gelombang suara frekuensi yang lebih tinggi. Namun, karena atenuasi yang cepat dari gelombang suara frekuensi tinggi dalam jaringan biologis, kedalaman deteksinya terbatas sampai batas tertentu. Jika gelombang cahaya digunakan sebagai pengganti gelombang suara, dapatkah cacatnya dikompensasi?

Pada tahun 1987, Takada dkk. mengembangkan metode interferometri optik koherensi rendah, yang dikembangkan menjadi metode pengukuran optik resolusi tinggi dengan dukungan serat optik dan komponen optoelektronik; Youngquist dkk. mengembangkan reflektometer koheren optik yang sumber cahayanya adalah dioda pemancar cahaya super yang langsung digabungkan ke serat optik. Satu lengan instrumen yang berisi cermin referensi terletak di dalam, sedangkan serat optik di lengan lainnya terhubung ke perangkat seperti kamera. Ini telah meletakkan dasar teoretis dan teknis untuk munculnya OCT.

Pada tahun 1991, David Huang, seorang ilmuwan Cina di MIT, menggunakan OCT yang dikembangkan untuk mengukur retina dan arteri koroner yang terisolasi. Karena OCT memiliki resolusi tinggi yang belum pernah terjadi sebelumnya, mirip dengan biopsi optik, OCT dengan cepat dikembangkan untuk pengukuran dan pencitraan jaringan biologis.

Karena karakteristik optik mata, teknologi OCT berkembang paling cepat dalam aplikasi klinis oftalmologi. Sebelum 1995, para ilmuwan seperti Huang menggunakan OCT untuk mengukur dan mencitrakan jaringan seperti retina, kornea, bilik mata depan, dan iris mata manusia in vitro dan in vivo, yang terus meningkatkan teknologi OCT. Setelah beberapa tahun perbaikan, sistem OCT telah lebih ditingkatkan dan dikembangkan menjadi alat deteksi yang praktis secara klinis, dibuat menjadi instrumen komersial, dan akhirnya menegaskan keunggulannya dalam pencitraan fundus dan retina. OCT secara resmi digunakan di klinik oftalmologi pada tahun 1995.

Pada tahun 1997, OCT secara bertahap digunakan dalam pemeriksaan dermatologi, saluran pencernaan, sistem kemih dan kardiovaskular. Esofagus, gastrointestinal, OCT sistem kemih dan OCT kardiovaskular semuanya merupakan pemeriksaan invasif, mirip dengan endoskopi dan kateter, tetapi dengan resolusi lebih tinggi dan dapat mengamati ultrastruktur. OCT kulit adalah pemeriksaan kontak, dan ultrastruktur juga dapat diamati.

OCT awal yang digunakan dalam praktik klinis adalah OCT1, yang terdiri dari konsol dan konsol daya. Konsol termasuk komputer OCT, monitor OCT, panel kontrol dan layar pemantauan; pembangkit listrik mencakup sistem pengamatan fundus dan sistem kontrol lampu interferensi. Karena konsol dan platform daya adalah perangkat yang relatif independen, dan keduanya dihubungkan dengan kabel, instrumen memiliki volume yang lebih besar dan ruang yang lebih besar.

Program analisis OCT1 dibagi menjadi pengolahan citra dan pengukuran citra. Pengolahan citra meliputi standardisasi citra, kalibrasi citra, kalibrasi dan standarisasi citra, penghalusan Gaussian citra, penghalusan median citra; prosedur pengukuran citra lebih sedikit, hanya pengukuran ketebalan retina dan pengukuran ketebalan lapisan serabut saraf retina. Namun, karena OCT1 memiliki lebih sedikit prosedur pemindaian dan prosedur analisis, maka OCT2 dengan cepat digantikan.

OCT2 dibentuk oleh peningkatan perangkat lunak berdasarkan OCT1. Ada juga beberapa instrumen yang menggabungkan console dan power table menjadi satu untuk membentuk instrumen OCT2. Instrumen ini mengurangi monitor gambar dan mengamati gambar OCT dan memantau posisi pemindaian pasien pada layar komputer yang sama, tetapi pengoperasiannya sama dengan OCT1 Serupa, dioperasikan secara manual pada panel kontrol.

Munculnya OCT3 pada tahun 2002 menandai tahap baru teknologi OCT. Selain antarmuka operasi OCT3 yang lebih ramah pengguna, semua operasi dapat dilakukan di komputer dengan mouse, dan program pemindaian dan analisisnya menjadi semakin sempurna. Lebih penting lagi, resolusi OCT3 lebih tinggi, resolusi aksialnya adalah ≤10 m, dan resolusi lateralnya adalah 20 m. Jumlah sampel aksial yang diperoleh oleh OCT3 telah meningkat dari 128 menjadi 768 dalam 1 A-scan asli. Oleh karena itu, integral OCT3 telah meningkat dari 131 072 menjadi 786 432, dan struktur hierarki gambar penampang jaringan yang dipindai lebih jelas.