Tomografie cu coerență de fază optică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Oct degetul unei mâini

Tomografia cu coerență optică (în limba engleză Optical coherence tomography, OCT, cunoscută în Italia sub numele de tomă cu coerență optică) este o metodă de diagnostic medical oftalmologie imagistică imagine tomografică , care permite studiul in vivo al straturilor celulare și ale fibrelor nervoase retiniene , adesea afectate de ochi boli; este un sistem de achiziție bazat pe principiul interferenței care utilizează de obicei un fascicul de radiații luminoase aproape de frecvența infraroșu cu coerență redusă. Utilizarea luminii cu o lungime de undă relativ mare îi permite să pătrundă în mediul de dispersie. Microscopia confocală este o altă tehnică optică, de obicei pătrunde mai puțin adânc în probă, dar cu o rezoluție mai mare.

OCT este comparat cu o biopsie neinvazivă sau o scanare CT a ochiului.

Tehnica este utilizată pe scară largă în oftalmologie și are numeroase alte aplicații biomedicale. OCT folosește un fascicul de lumină cu coerență redusă, de obicei emis de o diodă superluminiscentă. În mod similar cu ceea ce face un sonar cu fundul mării (acustic), grație analizei computerizate a luminii reflectate de țesuturile examinate, este posibilă reconstituirea structurii în două sau trei dimensiuni. Această tehnică, de exemplu, permite studiul secțiunii retinei și diagnosticarea oricăror patologii. Este o metodă care efectuează o analiză pe straturi ale țesutului retinian, permițând evidențierea alterărilor intraretinale, cum ar fi colecțiile de lichide (edem interstițial sau chistic, fisură intraretinală), prezența unui material anormal (sânge, colesterol) sau soluții de continuitate parțiale. sau grosimea totală (găuri de grosime parțială sau totală). Analiza computerizată a datelor permite elaborarea hărților cu grosimea maculei și compararea acestora în examinările ulterioare. Este o tehnică deosebit de importantă pentru diagnosticul și prognosticul patologiilor maculei, a zonei centrale a retinei, cum ar fi gaura maculară , membranele epiretinale ( pucul macular ) și membranele neovasculare subretiniene. Vizualizarea acestuia din urmă este îmbunătățită și mai mult prin introducerea unei noi metode OCT, numită angio-OCT, care permite vizualizarea fluxului sanguin la nivelul țesutului.

Tomografia cu coerență optică este una dintre tehnicile clasice de tomografie optică. O aplicație relativ recentă a OCT este tomografia cu coerență optică în domeniul frecvenței, care oferă avantaje în raportul semnal-zgomot, permițând o achiziție mai mare de semnal. Sistemele comerciale de tomografie optică sunt utilizate în diferite aplicații, inclusiv conservarea artei și medicina de diagnosticare, în special în oftalmologie și optometrie, unde pot fi utilizate pentru a obține imagini detaliate în retină. Recent, a început să fie utilizat și în cardiologia intervențională pentru diagnosticarea bolii coronariene. [1] De asemenea, s-a dovedit promițătoare în dermatologie pentru îmbunătățirea procesului de diagnosticare. [2]

Tomografia cu coerență optică este, de asemenea, utilizată pentru a studia geometria segmentului anterior, există un instrument special conceput în acest scop numit Visante OCT.

Introducere

Începând cu lucrările lui Adolf Fercher și ale colegilor săi privind interferometria luminii coerente scăzute, parțiale sau albe pentru măsurători in vivo ale ochilor [3] [4] în Viena în anii 1980, imagistica țesuturilor a fost investigată biologic, în special a ochiului uman, în paralel de mai multe grupuri din întreaga lume. O primă reprezentare bidimensională in vivo a unui fund uman de-a lungul unui meridian orizontal bazat pe scanări de adâncime interferometrică cu lumină albă a fost prezentată la conferința ICO-15 SAT din 1990. [5] Dezvoltat în continuare în 1990 de Naohiro Tanno, [6] apoi un profesor la Universitatea Yamagata, a fost numit tomografie cu reflectanță heterodină și mai precis din 1991 de Huang și colab., în laboratorul prof. James Fujimoto de la Massachusetts Institute of Technology, [7] care a inventat cu succes termenul de "tomografie cu coerență optică" . De atunci, OCT cu rezoluție micrometrică și capabilități de imagistică transversală au devenit o tehnică importantă de imagistică a țesutului biomedical care a dobândit continuu noi capacități tehnice începând cu detectarea timpurie a semnalului electronic, prin utilizarea laserului, în bandă largă și în matrice de pixeli liniari la lasere tunabile ultrarapide pentru a spori performanța și sensibilitatea acesteia.

Este deosebit de potrivit pentru aplicații oftalmice și alte imagini de țesut care necesită rezoluție micrometrică și adâncime de penetrare milimetrică. [8] Primele imagini OCT in vivo care prezintă structuri retiniene au fost publicate în 1993 și primele imagini endoscopice în 1997. [9] [10] OCT a fost, de asemenea, utilizat pentru diverse proiecte de conservare a artei, unde a fost folosit pentru a analiza diferite straturi într-o pictură . TTPM au avantaje interesante față de alte sisteme de imagistică medicală. Ecografia medicală, imagistica prin rezonanță magnetică (RMN), microscopia confocală și TTPM se adaptează diferit la imagistica morfologică a țesuturilor: în timp ce primele două au capacități imagistice de corp întreg, dar cu rezoluție mică (de obicei o fracțiune de milimetru), a treia poate furniza imagini cu rezoluții mult sub 1 micrometru (adică sub-celular), între 0 și 100 micrometri adâncime, iar a patra poate sonda până la 500 micrometri, dar cu o rezoluție mai mică (adică arhitecturală) (aproximativ 10 micrometri în lateral și câțiva micrometri în adâncime în oftalmologie, de exemplu, și 20 micrometri în lateral în endoscopie). [11] [12]

OCT se bazează pe interferometrie cu coerență scăzută. [13] [14] În interferometria convențională cu coerență lungă (de exemplu, interferometria cu laser), interferența luminii are loc pe o distanță de metri. În TTPM, această interferență este redusă la o distanță de micrometri, datorită utilizării unor surse de lumină cu lățime de bandă largă (adică surse care emit lumină pe o gamă largă de frecvențe). Lumina cu lățimi de bandă largi poate fi generată folosind diode superluminescente sau lasere cu impulsuri extrem de scurte (lasere femtosecunde). Lumina albă este un exemplu de sursă de bandă largă cu putere mai mică.

Lumina într-un sistem OCT este împărțită în două brațe: un braț eșantion (care conține elementul de interes) și un braț de referință (de obicei o oglindă). Combinația de lumină reflectată din brațul de eșantionare și lumina de referință din brațul de referință generează un model de interferență, dar numai dacă lumina de pe ambele brațe a parcurs „aceeași” distanță optică. Analizând oglinda din brațul de referință, este posibil să se obțină un profil de reflectivitate al eșantionului (acesta este OCT în domeniul timpului). Zonele eșantionului care reflectă multă lumină vor crea mai multe interferențe decât zonele care nu. Orice lumină în afara lungimii de coerență scurtă nu va interfera. [15] Acest profil de reflectivitate, numit scanare A, conține informații despre dimensiunile spațiale și poziția structurilor în cadrul elementului de interes. Un tomograf în secțiune transversală (scanare B) poate fi obținut prin combinarea laterală a unei serii a acestor scanări de adâncime axială (scanări A). Imaginea facială la o adâncime dobândită este posibilă în funcție de motorul de imagine utilizat.

Notă

  1. ^ Tomografie de coerență optică intracoronară: o analiză cuprinzătoare: aplicații clinice și de cercetare , DOI : 10.1016 / j.jcin.2009.06.019 .
  2. ^ Chua, Shunjie, Tomografie cu coerență optică de înaltă definiție pentru studiul evoluției unei boli ", în Dermatology Bulletin , nr. 26, 2015.
  3. ^ AF Fercher și E. Roth, Interferometrie laser oftalmică , în Instrumentație optică pentru aplicații laser biomedicale , vol. 0658, International Society for Optics and Photonics, 15 septembrie 1986, pp. 48-51, DOI : 10.1117 / 12.938523 . Adus pe 29 ianuarie 2020 .
  4. ^ (EN) AF Fercher, K. Mengedoht și W. Werner, Măsurarea lungimii ochiului prin interferometrie cu lumină parțial coerentă , în Optics Letters, vol. 13, n. 3, 1 martie 1988, pp. 186-188, DOI : 10.1364 / OL.13.000186 . Adus pe 29 ianuarie 2020 .
  5. ^ Rezumate selectate din a II-a Conferință internațională privind acizii nucleici antisens , în Cercetare și dezvoltare antisens , vol. 5, nr. 2, 1995-01, pp. 161-166, DOI : 10.1089 / ard.1995.5.161 . Adus pe 29 ianuarie 2020 .
  6. ^ David Huang, Eric A. Swanson și Charles P. Lin, Tomografie de coerență optică , în Știință (New York, NY) , vol. 254, n. 5035, 22 noiembrie 1991, pp. 1178-1181. Adus pe 29 ianuarie 2020 .
  7. ^ (EN) D. Huang, EA Swanson și CP Lin,Tomografie cu coerență optică , în Știință, vol. 254, n. 5035, 22 noiembrie 1991, pp. 1178-1181, DOI : 10.1126 / știință . 1957169 . Adus pe 29 ianuarie 2020 .
  8. ^ Adam M. Zysk, Freddy T. Nguyen și Amy L. Oldenburg, Tomografia prin coerență optică: o revizuire a dezvoltării clinice de la bancă la pat , în Journal of Biomedical Optics , vol. 12, nr. 5, 2007/09, p. 051403, DOI : 10.1117 / 1.2793736 . Adus pe 29 ianuarie 2020 .
  9. ^ (EN) Adolf F. Fercher, K. Hitzenberger Christoph și Wolfgang Drexler, In Vivo Optical Coherence Tomography , în American Journal of Ophthalmology, vol. 116, nr. 1, 1 iulie 1993, pp. 113-114, DOI : 10.1016 / S0002-9394 (14) 71762-3 . Adus pe 29 ianuarie 2020 .
  10. ^ (EN) EA Swanson, JA Izatt și MR Hee, Imagistica retiniană in vivo prin tomografie cu coerență optică , în Optics Letters, vol. 18, nr. 21, 1 noiembrie 1993, pp. 1864-1866, DOI : 10.1364 / OL.18.001864 . Adus pe 29 ianuarie 2020 .
  11. ^ Wolfgang Drexler, Uwe Morgner și Ravi K. Ghanta, Tomografie de coerență optică oftalmică de înaltă rezoluție , în Nature medicine , vol. 7, nr. 4, 2001-4, pp. 502-507, DOI : 10.1038 / 86589 . Adus pe 29 ianuarie 2020 .
  12. ^ Stephen C Kaufman, MD, dr., David C Musch, dr., MPH, Michael W Belin, MD, Elisabeth J Cohen, MD, David M Meisler, MD, William J Reinhart, MD, Ira J Udell, MD, Woodford S Van Meter, MD, microscopie confocală , în Academia Americană de Oftalmologie .
  13. ^ SJ Riederer, Dezvoltarea tehnică actuală a imagisticii prin rezonanță magnetică , în revista IEEE Engineering in Medicine and Biology , vol. 19, nr. 5, 2000-09, pp. 34-41, DOI : 10.1109 / 51.870229 . Adus pe 29 ianuarie 2020 .
  14. ^ (EN) Max Born și Emil Wolf, Principiile opticii: teoria electromagnetică a propagării, interferenței și difracției luminii , Arhiva CUP, 28 februarie 2000, ISBN 978-0-521-78449-8 . Adus pe 29 ianuarie 2020 .
  15. ^ James G Fujimoto, Costas Pitris și Stephen A Boppart, Tomografie de coerență optică: o tehnologie emergentă pentru imagistica biomedicală și biopsie optică , în Neoplasia (New York, NY) , vol. 2, nr. 1-2, 2000-1, pp. 9-25. Adus pe 29 ianuarie 2020 .

Elemente conexe

Alte proiecte

Linkuri externe pentru informații suplimentare

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Tomography_optics_a_coherence_of_phases&oldid=121928235 ”