Optická koherenční tomografie (OCT) jako neinvazivní zobrazovací metoda se používá hlavně v medicíně. Zde tvoří základ této metody různé odrazové a rozptylové vlastnosti různých tkání. Jako relativně nová metoda se OCT v současné době stále více etabluje oblasti použití.
Co je to optická koherentní tomografie?
V oblasti oftalmologické diagnostiky se OCT ukazuje jako velmi prospěšná, zde se zkoumá hlavně fundus očního mot OCT. Fyzický základ optická koherenční tomografie je tvorba interferenčního obrazce během vlnové superpozice referenčních vln s odraženými vlnami. Rozhodující je délka koherence světla. Délka koherence představuje maximální rozdíl doby cestování dvou světelných paprsků, který stále umožňuje vytvoření stabilního interferenčního obrazce, když jsou překrývající. v optická koherenční tomografie, světlo s krátkou koherenční délkou se používá pomocí interferometru ke stanovení vzdáleností rozptylových materiálů. Za tímto účelem je v medicíně bodově skenována oblast těla, která má být vyšetřena. Metoda umožňuje dobré hloubkové vyšetření díky vysoké hloubce průniku (1-3 mm) použitého záření do rozptylové tkáně. Současně existuje také vysoké axiální rozlišení při vysoké rychlosti měření. Optická koherentní tomografie tak představuje optický protějšek sonografie.
Funkce, účinek a cíle
Metoda optické koherentní tomografie je založena na interferometrii bílého světla. Využívá superpozici referenčního světla s odraženým světlem k vytvoření interferenčního obrazce. Tímto způsobem lze určit hloubkový profil vzorku. Pro medicínu to znamená vyšetření hlubších tkáňových řezů, které nelze dosáhnout klasickou mikroskopií. Pro měření jsou obzvláště zajímavé dva rozsahy vlnových délek. Jedním z nich je spektrální rozsah při vlnové délce 800 nm. Tento spektrální rozsah poskytuje dobré rozlišení. Na druhou stranu světlo s vlnovou délkou 1300 nm proniká zvláště hluboko do tkáně a umožňuje obzvláště dobrou hloubkovou analýzu. Dnes se používají dvě hlavní metody aplikace OCT: systémy OCT v časové doméně a systémy OCT v Fourier Domain. V obou systémech je excitační světlo rozděleno na referenční a vzorkové světlo pomocí interferometru, což vede k interferenci s odraženým zářením. Příčné vychýlení paprsku vzorku přes oblast zájmu vytváří obrazy průřezu, které jsou spojeny tak, aby vytvořil celkový obraz. Systém Time Domain OCT je založen na krátce koherentním širokopásmovém světle, které produkuje interferenční signál pouze tehdy, když se shodují obě délky ramen interferometru. Pro určení amplitudy zpětného rozptylu je tedy třeba přejet polohu referenčního zrcadla. Vzhledem k mechanickému pohybu zrcadla je doba potřebná pro zobrazování příliš vysoká, takže tato metoda není vhodná pro rychlé zobrazování. Alternativní metoda Fourier Domain OCT pracuje na principu spektrálního rozkladu interferovaného světla. To současně zachycuje celou hloubkovou informaci a výrazně zlepšuje poměr signálu k šumu. Jako zdroje světla se používají lasery, které krok za krokem skenují části těla, které mají být zkoumány. Oblasti použití optické koherentní tomografie jsou primárně v medicíně a zde zejména v oftalmologii, rakovina diagnostika a kůže zkouška. Různé indexy lomu na rozhraních dotyčných tkáňových řezů se určují prostřednictvím interferenčních vzorů odraženého světla s referenčním světlem a zobrazují se jako obraz. V oftalmologii se vyšetřuje hlavně oční fundus. Konkurenční techniky, jako je konfokální mikroskop, nemohou adekvátně zobrazit vrstvenou strukturu sítnice. Jiné techniky někdy příliš zatěžují lidské oko. Zejména v oblasti oftalmologické diagnostiky se proto OCT ukazuje jako velmi výhodná, zejména proto, že bezkontaktní měření také eliminuje riziko infekce a psychologické stres. V současné době se OCT otevírají nové perspektivy v oblasti kardiovaskulárního zobrazování. Intravaskulární optická koherentní tomografie je založena na použití infračerveného světla. Zde OCT poskytuje informace o placích, disekcích, trombech nebo dokonce stent Používá se také k charakterizaci morfologických změn v krev plavidla. Kromě lékařských aplikací stále více dobývá optická koherentní tomografie oblasti použití při testování materiálů pro monitoring ve výrobních procesech nebo při kontrole kvality.
Rizika, vedlejší účinky a nebezpečí
Ve srovnání s jinými metodami má optická koherentní tomografie mnoho výhod. Jedná se o neinvazivní a bezkontaktní metodu. To mu umožňuje do značné míry zabránit přenosu infekcí a výskytu psychologických stres. Kromě toho OCT nepoužívá ionizující záření. The elektromagnetické záření použitý do značné míry odpovídá frekvenčním rozsahům, kterým jsou lidé denně vystaveni. Hlavní výhodou OCT je také to, že rozlišení hloubky nezávisí na příčném rozlišení. To eliminuje potřebu tenkých řezů používaných v klasické mikroskopii, protože tato technika je založena na čistém optickém odrazu. Mikroskopické obrazy tak mohou být generovány v živé tkáni díky velké hloubce průniku použitého záření. Princip fungování metody je velmi selektivní, takže lze detekovat i velmi malé signály a přiřadit je do určité hloubky. Z tohoto důvodu je OCT také zvláště vhodná pro zkoumání tkáně citlivé na světlo. Použití OCT je omezeno hloubkou penetrace závislou na vlnové délce elektromagnetické záření a rozlišení závislé na šířce pásma. Avšak od roku 1996 byly vyvinuty širokopásmové lasery, které dále pokročily v hloubkovém rozlišení. Od vývoje UHR-OCT (OCT s ultra vysokým rozlišením) tedy i subcelulární struktury u člověka rakovina buňky lze zobrazit. Protože OCT je stále velmi mladá technika, ještě nebyly vyčerpány všechny možnosti. Optická koherentní tomografie je však atraktivní, protože představuje ne zdraví riziko, má velmi vysoké rozlišení a je velmi rychlý.
