Оптическая когерентная томография (ОКТ) - это неинвазивная медицинская и визуализирующая технология с низкими потерями и высоким разрешением, разработанная в начале 1990-х годов. Его принцип аналогичен ультразвуковому изображению, разница в том, что он использует свет вместо звука.

Технология оптической когерентной томографии использует базовый принцип интерферометра слабого когерентного света для обнаружения обратного отражения или нескольких сигналов рассеяния падающего слабого когерентного света на разных уровнях глубины биологических тканей. Посредством сканирования могут быть получены двухмерные или трехмерные структурные изображения биологических тканей. .

По сравнению с другими технологиями визуализации, такими как ультразвуковая визуализация, магнитно-резонансная томография (МРТ), рентгеновская компьютерная томография (КТ) и т. Д., Технология ОКТ имеет более высокое разрешение (несколько микрометров), чем конфокальная визуализация. По сравнению с технологиями сверхвысокого разрешения, такими как микро (многофотонная микроскопия), технология ОКТ имеет относительно большие томографические возможности. Можно сказать, что технология ОКТ заполняет пробел между этими двумя типами технологий визуализации.

Структура и основные принципы оптической когерентной томографии.

Оптическая когерентная томография основана на принципе интерферометра, использует слабый когерентный свет ближнего инфракрасного диапазона для облучения исследуемой ткани и генерирует интерференцию на основе когерентности света. Он использует технологию супергетеродинного обнаружения для измерения интенсивности отраженного света для визуализации поверхностных тканей. . Система ОКТ состоит из источника света с низкой когерентностью, волоконно-оптического интерферометра Майкельсона и фотоэлектрической системы обнаружения.

Ядром ОКТ является волоконный интерферометр Майкельсона. Свет, излучаемый сверхлюминесцентным диодом (SLD) источника света с низкой когерентностью, вводится в одномодовое волокно и разделяется на два пути волоконным соединителем 2 × 2. Один из способов - это эталонный свет, который коллимируется линзой и возвращается от плоского зеркала. ; Другой - луч для отбора проб, сфокусированный линзой на испытуемый образец.

Эталонный свет, возвращаемый отражателем, и свет, рассеянный обратно испытуемого образца, сливаются на детекторе. Когда разница оптических путей между ними находится в пределах длины когерентности источника света, возникает интерференция. Выходной сигнал детектора отражает обратное рассеяние среды. К интенсивности рассеяния.

Сканируйте зеркало и запишите его пространственное положение, чтобы эталонный свет интерферировал с обратно рассеянным светом с разных глубин в среде. В зависимости от положения зеркала и соответствующей интенсивности интерференционного сигнала получаются данные измерений на разных глубинах (в направлении z) образца. Затем в сочетании со сканированием пучка выборки в плоскости x-y, результат обрабатывается компьютером для получения информации о трехмерной структуре образца.

Развитие технологии визуализации ОКТ

С широким распространением ультразвука в офтальмологии люди надеются разработать метод обнаружения с более высоким разрешением. Появление ультразвукового биомикроскопа (УБМ) в определенной степени отвечает этому требованию. Он может выполнять визуализацию переднего сегмента с высоким разрешением за счет использования более высокочастотных звуковых волн. Однако из-за быстрого затухания высокочастотных звуковых волн в биологических тканях глубина их обнаружения в определенной степени ограничена. Можно ли компенсировать дефекты, если вместо звуковых волн использовать световые волны?

В 1987 году Такада и др. разработал метод оптической низкокогерентной интерферометрии, который превратился в метод оптических измерений высокого разрешения с использованием волоконной оптики и оптоэлектронных компонентов; Янгквист и др. разработали оптический когерентный рефлектометр, источником света которого является сверхсветодиод, напрямую подключенный к оптическому волокну. Одно плечо прибора, содержащее эталонное зеркало, находится внутри, а оптическое волокно в другом плече подключено к устройству, похожему на камеру. Они заложили теоретическую и техническую основу для появления OCT.

В 1991 году Дэвид Хуанг, китайский ученый из Массачусетского технологического института, использовал разработанную ОКТ для измерения изолированной сетчатки и коронарных артерий. Поскольку ОКТ имеет беспрецедентно высокое разрешение, подобное оптической биопсии, она быстро была разработана для измерения и визуализации биологических тканей.

Благодаря оптическим характеристикам глаза технология ОКТ быстро развивается в офтальмологической клинической практике. До 1995 года такие ученые, как Хуанг, использовали ОКТ для измерения и визуализации таких тканей, как сетчатка, роговица, передняя камера и радужная оболочка человеческого глаза in vitro и in vivo, постоянно совершенствуя технологию ОКТ. После нескольких лет совершенствования система ОКТ была усовершенствована и превратилась в клинически практический инструмент обнаружения, превратилась в коммерческий инструмент и, наконец, подтвердила свое превосходство в визуализации глазного дна и сетчатки. ОКТ официально использовалась в офтальмологических клиниках в 19