Optisk koherentomografi

Det optisk sammenhængstomografi (oktober) som en ikke-invasiv billeddannelsesmetode bruges hovedsageligt i medicin. De forskellige refleksions- og spredningsegenskaber for forskellige stoffer danner grundlaget for denne metode. Som en relativt ny metode etablerer OLT sig i øjeblikket inden for flere og flere anvendelsesområder.

Hvad er optisk sammenhængstomografi?

Det fysiske grundlag for optisk sammenhængstomografi er oprettelsen af ​​et interferensmønster, når referencebølger overlejres på reflekterede bølger. Den afgørende faktor er kohærenslængden af ​​lyset.

Kohærenslængden repræsenterer den maksimale forskel i transittid mellem to lysstråler, der, når de er overlejret, stadig tillader et stabilt interferensmønster at opstå. Optisk koherentomografi bruger lys med en kort kohærenslængde ved hjælp af et interferometer til at bestemme afstanden mellem spredningsmaterialer.

Til dette formål scannes det område af kroppen, der skal undersøges, på steder. Metoden tillader en god dybdeundersøgelse på grund af den høje penetrationsdybde (1-3 mm) af den stråling, der anvendes i spredningsvævet. På samme tid er der også en høj aksial opløsning ved høj målehastighed. Optisk koherentomografi repræsenterer således det optiske modstykke til sonografi.

Funktion, effekt & mål

Den optiske kohærentomografimetode er baseret på interferometri med hvidt lys. Det bruger superpositionen af ​​referencelys med reflekteret lys til at danne et interferensmønster. Dybdeprofilen for en prøve kan bestemmes. For medicin betyder dette at undersøge dybere vævsafsnit, som ikke kan nås med konventionel mikroskopi. To bølgelængdeområder er især interessante for målingerne.

På den ene side er dette det spektrale interval ved en bølgelængde på 800 nm. Dette spektrale interval giver god opløsning. På den anden side trænger lys med en bølgelængde på 1300 nm særlig dybt ind i vævet og tillader særlig god dybdeanalyse. I dag anvendes to hovedpåføringsmetoder til OLT, tidsdomæne-OLT-systemer og Fourier-domæne-OLT-systemer. I begge systemer er exciteringslyset opdelt i reference- og prøvelys via et interferometer, hvor interferens forekommer med den reflekterede stråling.

Ved sidelæns at afbøje prøvestrålen over undersøgelsesområdet optages sektionsbilleder, som flettes til en samlet optagelse. Time Domain OCT-systemet er baseret på kort sammenhængende, bredbåndslys, der kun genererer et interferenssignal, når begge armlængder af interferometeret matcher. Referencespejlets position skal ledes gennem for at bestemme backscatter-amplituden. På grund af den mekaniske bevægelse af spejlet er den tid, der kræves til displayet, for høj, så denne metode ikke er egnet til hurtig billeddannelse.

Den alternative Fourier Domain OCT-metode fungerer på princippet om den spektrale nedbrydning af det forstyrrede lys. Hele dybdeinformation registreres på samme tid, og signal-til-støj-forholdet forbedres markant. Lasere fungerer som lyskilder, der gradvist scanner de kropsdele, der skal undersøges. Anvendelsesområderne for optisk koherentomografi er primært inden for medicin og her især inden for oftalmologi, kræftdiagnostik og hudundersøgelser. De forskellige brydningsindekser ved grænsefladerne i de pågældende vævsafsnit bestemmes via interferensmønsteret for det reflekterede lys med referencelyset og vises som et billede.

I oftalmologi undersøges fundus hovedsageligt. Konkurrerende teknikker, såsom det konfokale mikroskop, kan ikke tilstrækkeligt afbilde den lagdelte struktur af nethinden. Med andre metoder er det menneskelige øje undertiden for stresset. Især inden for øjendiagnostik har OLT vist sig at være meget fordelagtigt, især da kontaktfri måling også udelukker risikoen for infektion og psykologisk stress. Nye perspektiver åbner i øjeblikket for OLT inden for hjerte-kar-billeddannelse.

Intravaskulær optisk koherentomografi er baseret på brugen af ​​infrarødt lys. Her giver OLT information om plaques, dissektioner, thrombi eller endda stentdimensioner. Det bruges også til at karakterisere morfologiske ændringer i blodkar. Foruden medicinske anvendelser erobrer optisk kohærentietografi i stigende grad anvendelsesområder i materialetestning, til overvågning af produktionsprocesser eller i kvalitetskontrol.

Risici, bivirkninger og farer

Optisk koherentomografi har mange fordele i forhold til andre metoder. Det er en ikke-invasiv og kontaktløs procedure. Dette gør det muligt i vid udstrækning at undgå transmission af infektioner og forekomst af psykologisk stress. Der anvendes endvidere ingen ioniserende stråling i OLT.

Den anvendte elektromagnetiske stråling svarer stort set til de frekvensområder, som mennesker udsættes for dagligt. En anden stor fordel ved OLT er, at dybdeopløsningen ikke afhænger af den tværgående opløsning. De tynde sektioner, der bruges i klassisk mikroskopi, er ikke længere nødvendige, fordi processen er baseret på rent optisk reflektion. På grund af den store penetrationsdybde af den anvendte stråling kan der frembringes mikroskopiske billeder i levende væv.

Metodens driftsprincip er meget selektiv, så selv meget små signaler kan detekteres og tildeles en bestemt dybde. Dette er grunden til, at OLT er særlig velegnet til undersøgelse af lysfølsomt væv. Begrænsninger i brugen af ​​OLT skyldes den bølgelængde-afhængige penetrationsdybde af den elektromagnetiske stråling og den båndbreddeafhængige opløsning. Imidlertid er bredbåndslasere blevet udviklet siden 1996, som har yderligere avanceret dybdeopløsning.

Siden udviklingen af ​​UHR-OCT (ultrahøj opløsning OCT) har det endda været muligt at vise subcellulære strukturer i humane kræftceller. Da OLT stadig er en meget ung procedure, er ikke alle mulighederne udtømt. Optisk sammenhængstomografi er attraktiv, fordi den ikke udgør en sundhedsrisiko, har en meget høj opløsning og er meget hurtig.