Optikai koherencia tomográfia

A optikai koherencia tomográfia (OKTÓBER) mint nem invazív képalkotó módszert főként az orvostudományban használják. A módszer alapját a különféle szövetek eltérő visszaverődési és szórási tulajdonságai képezik. Viszonylag új módszerként a TOT jelenleg egyre több alkalmazási területen épül fel.

Mi az optikai koherencia tomográfia?

Az optikai koherencia tomográfia fizikai alapja egy interferenciamintázat létrehozása, amikor a referenciahullámokat egymásra helyezik a visszavert hullámokon. A döntő tényező a fény koherenciahossza.

A koherenciahossz a két fénysugár átmeneti idejének legnagyobb különbségét jelöli, amely egymásra helyezve továbbra is lehetővé teszi a stabil interferenciamintázat kialakulását. Az optikai koherencia tomográfia rövid koherenciahosszúságú fényt használ interferométer segítségével a szórt anyagok távolságának meghatározására.

Ebből a célból az orvostudományban a vizsgálandó test felületét pontokban letapogatják. A módszer jó mélységvizsgálatot tesz lehetővé a szórásos szövetbe alkalmazott sugárzás magas penetrációs mélysége (1-3 mm) miatt. Ugyanakkor nagy tengelyirányú felbontás is nagy mérési sebesség mellett. Az optikai koherencia tomográfia tehát a szonográfia optikai párját képviseli.

Funkció, hatás és célok

Az optikai koherencia tomográfia módszer fehér fény interferometrián alapul. A referenciafény és a visszatükröző fény szuperpozícióját használja interferenciamintázat kialakításához. A minta mélységprofilja meghatározható. Az orvostudományban ez azt jelenti, hogy mélyebb szöveti szakaszokat kell megvizsgálni, amelyek a hagyományos mikroszkóppal nem érhetők el. Különösen két hullámhossztartomány érdekli a méréseket.

Egyrészt ez a spektrális tartomány 800 nm hullámhosszon, ez a jó felbontás biztosítja. Másrészt az 1300 nm hullámhosszú fény különösen mélyen hatol be a szövetbe, és különösen jó mélység-elemzést tesz lehetővé. Manapság az OCT két fő alkalmazási módszerét alkalmazzák: az időtartományú OCT-rendszereket és a Fourier-tartományú OCT-rendszereket. Mindkét rendszerben az gerjesztő fény egy interferométer segítségével fel van osztva referencia- és mintafényre, és ezzel zavarja a visszavert sugárzást.

A minta fénysugárának oldalirányú elhajlásával a vizsgálati területen keresztül szekcionált képeket rögzítenek, amelyeket egyesítnek egy teljes felvételre. A Time Domain OCT rendszer rövid koherens, széles sávú fényen alapul, amely csak akkor generál interferenciajelet, ha az interferométer mindkét karhossza megegyezik. A visszaverődés amplitúdójának meghatározásához a referencia tükör helyzetét át kell vezetni. A tükör mechanikus mozgása miatt a kijelzőhöz szükséges idő túl hosszú, így ez a módszer nem alkalmas a gyors képalkotáshoz.

Az alternatív Fourier Domain OCT módszer a zavaró fény spektrális bomlásának elvén működik. A teljes mélység-információt egyidejűleg rögzítik, és a jel-zaj arány jelentősen javul. A lézerek fényforrásként szolgálnak, amelyek fokozatosan átvizsgálják a vizsgált testrészeket. Az optikai koherencia tomográfia alkalmazási területei elsősorban az orvostudományban, itt különösen a szemészetben, a rákdiagnosztikában és a bőrvizsgálatokban vannak. Az érintett szövetszakaszok felületein a különböző törésmutatókat a visszavert fény és a referenciafény interferenciamintázata alapján határozzuk meg, és képként jelenítjük meg.

A szemészetben főleg a szemgyűrűt vizsgálják. A versengő technikák, például a konfokális mikroszkóp, nem képesek megfelelően ábrázolni a retina rétegelt szerkezetét. Más eljárásokkal az emberi szem néha túl stresszes. Különösen a szemdiagnosztika területén az OCT nagyon kedvezőnek bizonyult, különösen mivel a kontaktmentes mérés kizárja a fertőzés és a pszichológiai stressz kockázatát is. Jelenleg új perspektívák nyílnak a TOT számára a kardiovaszkuláris képalkotás területén.

Az intravaszkuláris optikai koherencia tomográfia az infravörös fény használatán alapul. A TOT itt információkat nyújt a plakkokról, boncolásokról, thrombikról vagy akár a stent méretéről. Az erek morfológiai változásainak jellemzésére is felhasználják. Az orvosi alkalmazások mellett az optikai koherencia tomográfia egyre inkább meghódítja az alkalmazási területeket az anyagok tesztelésében, a termelési folyamatok megfigyelésében vagy a minőség-ellenőrzésben.

Kockázatok, mellékhatások és veszélyek

Az optikai koherencia tomográfia számos előnnyel rendelkezik más módszerekkel szemben. Nem invazív és érintkezés nélküli eljárás. Ez lehetővé teszi a fertőzések átterjedését és a pszichológiai stressz előfordulásának nagymértékű elkerülését. Ezenkívül a tengerentúli tengeren nem használnak ionizáló sugárzást.

Az alkalmazott elektromágneses sugárzás nagyrészt megfelel azoknak a frekvenciatartományoknak, amelyeknek az emberek naponta vannak kitéve. Az OCT másik nagy előnye, hogy a mélységfelbontás nem függ a keresztirányú felbontástól. A klasszikus mikroszkópiában használt vékony metszetekre már nincs szükség, mivel a folyamat tisztán optikai visszaverődésen alapszik. Az alkalmazott sugárzás nagy penetrációs mélysége lehetővé teszi mikroszkopikus képek létrehozását az élő szövetekben.

A módszer működési elve nagyon szelektív, így még nagyon kicsi jeleket is észlelhetünk és egy bizonyos mélységhez hozzárendelhetünk. Ez az oka annak, hogy az OCT különösen alkalmas fényérzékeny szövetek vizsgálatára. Az OCT használatának korlátozásai az elektromágneses sugárzás hullámhosszfüggő penetrációs mélységéből és a sávszélességtől függő felbontásból származnak. 1996 óta azonban széles sávú lézereket fejlesztettek ki, amelyek tovább fejlesztették a mély felbontást.

Az UHR-OCT (rendkívül nagy felbontású OCT) kifejlesztése óta lehetővé vált még a szubcelluláris struktúrák megjelenítése az emberi rákos sejtekben. Mivel a TOT még mindig nagyon fiatal eljárás, nem minden lehetőséget használták ki. Az optikai koherencia tomográfia vonzó, mivel nem jelent egészségügyi kockázatot, nagyon nagy felbontású és nagyon gyors.