Расположение

Москва, ул.Гамалеи, д.15

м. Щукинская, авт/марш. №100 и №681
до ост. "Клиническая больница №86"

Пристройка к поликлинике 1 этаж
Отделение лучевой диагностики

Эл. почта:
[email protected]

 
  • Под контролем
    Под контролем

    Федерального
    медико-биологического
    агентства
  • Профессиональные снимки
    Профессиональные снимки

    на современном томографе
  • Удобное расположение
    Удобное расположение

    рядом с метро Щукинская
  • МРТ коленного сустава 4000 руб
    МРТ коленного сустава 4500 руб.
  • Предварительная запись
    Предварительная запись,
    что исключает ожидание в очереди
  • Возможность получения заключения на CD
    Возможность получения
    результатов на CD

Записаться
на приём

+7 (495) 942-38-23 (МРТ коленного сустава, денситометрия)

+7 (903) 545-45-60 (МРТ остальных зон)

+7 (903) 545-45-65 (КТ)

С 9.00 до 15.00

По рабочим дням

 


 

Оптическая когерентная томография описание


Оптической когерентной томографии - Optical coherence tomography

Оптические когерентная томография ( октябрь ) представляет собой метод визуализации , который использует низкокогерентный свет для захвата микрометра -резольвенты, двух- и трехмерный изображений из внутри оптического рассеяния носителей (например, биологические ткани). Он используется для медицинской визуализации и промышленного неразрушающего контроля (НК). Оптическая когерентная томография основана на низкокогерентного интерферометрии , как правило , с использованием ближнего инфракрасного света. Использование относительно длинной длины волны света позволяет ему проникать в рассеивающей среде. Конфокальной микроскопии , другой оптический метод, как правило , менее глубоко проникает в образец , но с более высоким разрешением.

В зависимости от свойств источника света ( суперлюминесцентных диодов , сверхкоротких импульсных лазеров и суперконтинуума лазеров были использованы), оптическая когерентная томография достигла суб - микрометра разрешения (с очень широким спектром источников , испускающих в диапазоне длин волн ~ 100 нм).

Оптическая когерентная томография является одним из класса оптических томографических методов. Коммерчески доступные системы томографических оптические когерентные используются в различных приложениях, в том числе сохранения искусства и диагностической медицины, в частности , в офтальмологии и оптометрии , где он может быть использован для получения детальных изображений внутри сетчатки. В последнее время он также начал использоваться в интервенционной кардиологии для диагностики ишемической болезни сердца, а также в дерматологии для улучшения диагностики. Относительно недавно осуществление оптической когерентной томографии, в частотной области оптической когерентной томографии, обеспечивает преимущества в отношении сигнал-шум при условии, что позволяет быстрее обнаружения сигнала.

Вступление

Оптическая когерентная томограмма пальца. Можно заметить, потовые железы, имеющие «штопор внешний вид»

Начиная от белого света интерферометрии для в естественном глазных измерениях глаз визуализации биологической ткани, в особенности человеческого глаза, исследовались с помощью нескольких групп во всем мире. Первая двумерным в естественных условиях изображение человеческого глазного дна вдоль горизонтального меридиана на основе белого света интерферометрических глубины сканирования был представлен на ICO-15 SAT конференции в 1990 году дальнейшее развитие в 1990 году Наохиро Танно, затем профессором в университете Ямагата и , в частности , с 1991 по Хуанг и др, в проф. Джеймс Fujimoto лаборатории Массачусетского технологического института , оптическая когерентная томография (ОКТ) с разрешением микрометра и поперечного сечения возможности визуализации стал видным метод биомедицинского ткани формирования изображения; это особенно подходит для офтальмологических применений и других изображений тканей , требующих разрешения микрометра и глубину проникновения миллиметрового. Первые в естественных условиях изображений ОКТА - отображение структуры сетчатки глаза - были опубликованы в 1993 году и первые эндоскопические изображения в 1997 ОКТЕ также используются для различного сохранения художественных проектов, в которых она используется для анализа различных слоев в картине. Октябре имеет интересные преимущества по сравнению с другими системами медицинской визуализации.

Врач УЗИ , магнитно - резонансная томография (МРТ), конфокальная микроскопия и октябрь по - разному подходит для визуализации морфологической ткани: в то время как первые два имеет все тело , но возможность обработки изображений с низким разрешением (обычно доли миллиметра), третий может обеспечить изображения с разрешением значительно ниже 1 мкм (т.е. субклеточном), от 0 до 100 мкм в глубину, а четвертый может исследовать так глубоко , как 500 мкм, но с более низким (т.е. архитектурной) разрешением (около 10 микрометров в боковой и несколько микрометров в глубину в офтальмологии, например, и 20 микрометров в боковой в эндоскопии).

Октябре основана на низкокогерентного интерферометрии . В обычной интерферометрии с длинной длиной когерентности (например, лазерная интерферометрия), интерференции света происходит на расстояние метров. В OCT, это вмешательство сокращается на расстояние микрометров, за счет использования источников широкой полосы пропускания света (т.е. источники , которые излучают свет в широком диапазоне частот). Свет с широкими полосами пропускания могут быть получены с помощью суперлюминесцентных диодов или лазеров с очень короткими импульсами ( фемтосекундных лазеров ). Белый свет является примером широкополосного источника с более низкой мощностью.

Свет в системе ОКТА разбит на две руках-образец рычаг (содержащего элемент интереса) и опорный рычаг ( как правило, зеркало). Сочетание света , отраженного от плеча образца и опорного луча от опорного рычага приводит к интерференционной картине, но только тогда , когда свет от обоего рук прошли «тот же» оптическое расстояние ( « такой же» , что означает разность меньше когерентности длина). При сканировании зеркала в опорном плече, может быть получена отражательная профиль образца (это временная область ОКТА). Области образца , которые отражают обратно много света будут создавать больше помех , чем области , которые этого не делают. Любой свет , который находится за пределами малой длиной когерентности не будет мешать. Этот профиль отражательной способности , называется А-сканирование , содержит информацию о пространственных размерах и расположении структур внутри элемента , представляющего интереса. Томографа поперечного сечения ( В-сканирование ) может быть достигнуто путем комбинирования в боковом направлении ряда этих осевых глубин сканирования (A-сканирования). Лицо визуализации на приобретенной глубине можно в зависимости от двигателя , используемого изображения.

Объяснение непрофессионала в

Оптической когерентной томографии, или «Октябре», представляет собой метод получения суб-поверхностные образы полупрозрачных или непрозрачных материалов с разрешением, эквивалентным маломощного микроскопа. Это эффективно «оптический ультразвук», отражение изображений изнутри ткани, чтобы обеспечить изображения поперечного сечения.

Октябре вызвал интерес среди медицинского сообщества, поскольку она обеспечивает ткань морфология изображений в гораздо более высокое разрешение (лучше, чем 10 мкм), чем другие методы визуализации, такие как МРТ или УЗИ.

Основные преимущества OCT являются:

  • Живые изображения подповерхностных в ближнем микроскопическом разрешении
  • Мгновенная, прямая визуализация морфологии тканей
  • не требует подготовки образца или предмета
  • Нет ионизирующего излучения

Октябре обеспечивает высокое разрешение, поскольку она основана на свет, а не звуковой или радиочастоты. Оптический луч направлен на ткани, и небольшая часть этого света, который отражается от особенностей подповерхностных собирают. Обратите внимание, что большинство свет не отражается, но, скорее, рассеивает от при больших углах. В обычных изображениях, это диффузно рассеянный свет способствует фону, который затемняет изображение. Тем не менее, в ОСТЕ, метод называется интерферометрия используется для записи оптической длины пути принимаемых фотонов, позволяющих отказ от большинства фотонов, которые рассеивают несколько раз перед обнаружением. Таким образом, октябрь может создать четкие 3D изображения толстых образцов, отклоняя фоновый сигнал во время сбора света непосредственно отражается от поверхностей, представляющих интерес.

В пределах неинвазивных трехмерных методов визуализации , которые были введены в медицинском научно - исследовательском сообщество, Октябрь как эхо - метод похож на ультразвуковую визуализацию . Другие методы медицинской визуализации , такие как компьютерная томография, осевым магнитно - резонансной томографии или позитронно - эмиссионной томографии не используется принцип эхолокации.

Методика визуализации ограничиваются 1 до 2 мм ниже поверхности в биологической ткани, так как на больших глубинах доли света, который ускользает без рассеяния слишком мало, чтобы быть обнаружено. Никакая специальная подготовка биологического образца не требуется, и изображения могут быть получены «бесконтактные» или через прозрачное окно или мембрану. Важно также отметить, что выходная мощность лазера от приборов невысока - безопасный для глаз ближней инфракрасной области спектра используется свет - и никакого повреждения образца не поэтому, вероятно.

теория

Принцип OCT белый свет, или низкая когерентность, интерферометрия. Оптическая система , как правило , состоит из интерферометра (рис. 1, обычно Майкельсона типа) с низкой когерентностью, широкой полосы пропускания источника света. Свет разделяется на и рекомбинируют из ссылки и образца руки, соответственно.

Рис. 2 Типичная оптическая установка одной точки OCT. Сканирование светового пучка на образце дает возможность неинвазивной визуализации поперечное сечение до 3 мм в глубину с разрешением микрометра.
Рис. 1 Полное поле октября оптическая система. Компоненты включают в себя: супер-светоизлучающий диод (SLD), выпуклая линза (L1), 50/50 светоделитель (BS), объектив камеры (СО), КМОП-камеры DSP (САМ), ссылка (REF), и образец (СМП). Функции камеры в виде массива двумерный детектора, а также с техникой, облегчающей ОКТ сканирования по глубине, неинвазивное трехмерное устройство формирования изображения достигаются.
Рис. 4 Спектральная дискриминации со стороны Фурье-домен OCT. Компоненты включают в себя: источник низкого когерентности (ЛВП), светоделитель (BS) опорное зеркало (REF), образец (СМП), дифракционная решетка (ГД) и детектор полного поля (САМ), действующий как спектрометр, а также цифровая обработка сигналов (DSP )
Рис. 3 Спектральной дискриминация со стреловидным источником OCT. Компоненты включают в себя: источник или прокатились перестраиваемым лазер (SS), светоделитель (БС), опорное зеркало (REF), образец (СМП), фотоприемник (PD), и цифровая обработка сигнала (DSP),

Область времени

FОDT(ν)знак равно2S0(ν)Кр(ν)Кs(ν)(3){\ Displaystyle Р- {O} ДТ \ влево (\ ню \ справа) = 2S_ {0} \ влево (\ ню \ справа) k_ {R} \ влево (\ Nu \ справа) К_ {s} \ влево (\ Nu \ справа) \ qquad \ четырехъядерных (3)}

В временной области ОКТ длине пути опорного плеча изменяется во времени (опорное зеркало переводится в продольном направлении). Свойство низкой когерентности интерферометрии является то, что помехи, то есть ряд темных и светлых полос, только достигается тогда, когда разность хода лежит в пределах длины когерентности источника света. Это вмешательство называется автокорреляцией в симметричном интерферометре (оба рук имеют одинаковый коэффициент отражения), или кросс-корреляцией в общем случае. Огибающий это изменение модуляции, как разность длины пути изменяются, где пик огибающего соответствует длине оптического пути согласования.

Интерференции двух частично когерентных световых пучков могут быть выражены в терминах интенсивности источника, как яS{\ Displaystyle I_ {S}}

язнак равноК1яS+К2яS+2(К1яS)⋅(К2яS)⋅ре[γ(τ)](1){\ Displaystyle I = к_ {1} I_ {S} + к_ {2} I_ {S} {+ 2 \ SQRT {\ влево (к_ {1} I_ {S} \ справа) \ CDOT \ влево (к_ {2 } I_ {S} \ справа)}} \ CDOT Re \ влево [\ Gamma \ слева (\ тау \ справа) \ вправо] \ qquad (1)}

где представляет собой отношение расщепления луча интерферометра, и называется комплексной степени когерентности, т.е. интерференционной огибающей и несущей в зависимости от сканирования опорного плеча или времени задержки , а также восстановление которого представляет интерес в OCT. Из - за когерентности литниковой эффекта OCT комплексной степени когерентности представлена в виде функции Гаусса выражается как К1+К2<1{\ Displaystyle к_ {1} + к_ {2} <1}γ(τ){\ Displaystyle \ гамма (\ тау)}τ{\ Displaystyle \ тау}

γ(τ)знак равноехр⁡[-(πΔντ2пер⁡2)2]⋅ехр⁡(-J2πν0τ)(2){\ Displaystyle \ гамма \ влево (\ тау \ справа) = \ ехр \ влево [- \ влево ({\ гидроразрыва {\ р \ Delta \ Nu \ тау} {2 {\ SQRT {\ пер 2}}}} \ справа) ^ {2} \ право] \ CDOT \ ехр \ влево (-j2 \ р \ Nu _ {0} \ тау \ справа) \ qquad \ четырехъядерных (2)}

где представляет собой спектральную ширину источника в оптическом диапазоне частот, а также является оптическим центром частоты источника. В уравнении (2), гауссов огибающее амплитудно - модулированный оптический носитель. Пик этого конверта представляет местоположение микроструктуры испытуемого образца, с амплитудой , зависящей от отражательной поверхности. Оптического носителя происходит из - за эффекта Доплера в результате сканирования одного плеча интерферометра, а частота этого модуляции регулируется скоростью сканирования. Таким образом, перевод одного плеча интерферометра имеет две функции; Глубина сканирование и доплеровский смещенной оптический носитель осуществляются путем изменением длины пути. В OCT, допплеровский смещенный оптический носитель имеет частоту , выраженную в Δν{\ Displaystyle \ Delta \ Nu}ν0{\ Displaystyle \ Nu _ {0}}

еDоппзнак равно2⋅ν0⋅vsс(3){\ Displaystyle F_ {Dopp} = {\ гидроразрыва {2 \ CDOT \ пи _ {0} \ CDOT V_ {s}} {C}} \ qquad \ qquad \ qquad \ qquad \ qquad \ qquad \ qquad \ Quad (3 )}

где центральная оптическая частота источника, является скорость сканирования изменения длины оптического пути, и это скорость света. ν0{\ Displaystyle \ Nu _ {0}}vs{\ Displaystyle V_ {s}}с{\ Displaystyle с}

сигналы помех в TD против FD-OCT

Осевые и боковые постановления OCT отделены друг от друга; причем первый эквивалент длины когерентности источника света, а второй является функцией оптики. Разрешение осевого ОКТ определяется как

Lс{\ Displaystyle \ {l_ {с}}} знак равно2пер⁡2π⋅λ02Δλ{\ Displaystyle = {\ гидроразрыва {2 \ пер 2} {\ пи}} \ CDOT {\ гидроразрыва {\ Lambda _ {0} ^ {2}} {\ Delta \ Lambda}}}
≈0,44⋅λ02Δλ(4){\ Displaystyle \ около 0,44 \ CDOT {\ гидроразрыва {\ Lambda _ {0} ^ {2}} {\ Delta \ Lambda}} \ qquad \ qquad \ qquad \ qquad \ qquad \ qquad \ qquad \ qquad (4)}

где и , соответственно , центральная длина волны и ширина спектра источника света. λ0{\ Displaystyle \ Lambda _ {0}}Δλ{\ Displaystyle \ Delta \ Lambda}

частотный диапазон

В частотной области Октября (FD-OCT) широкополосная помеха получают с спектрально разделенных детекторами (либо путем кодирования оптической частоты во время с спектрально источником сканирования или с помощью дисперсионного детектора, как решетка и массив линейного детектора). В связи с Фурье соотношениями ( теорема Винер-Хинчин между автокорреляцией и спектральной плотностью мощности) глубиной сканирование может быть немедленно вычисленной с помощью Фурье-преобразования из полученного спектра, без перемещения опорного плеча. Эта функция повышает скорость обработки изображений резко, в то время как снижение потерь в течение одного сканирования улучшить отношение сигнала к шуму пропорционально числу элементов обнаружения. Параллельное обнаружение на нескольких диапазонах длин волн ограничивает диапазон сканирования, в то время как полная спектральная полоса задает осевое разрешение.

Пространственно кодированный

Пространственно закодировано в частотной области октября (SEFD-октябрь, спектральный домен или домен Фурье ОКТ) извлекает спектральную информацию путем распределения различных оптических частот на полосу детектора (CCD линейного массива или CMOS) с помощью диспергирующего элемента (см. Фиг.4). Те самая информация о полной глубине сканирования может быть приобретена в рамках одной экспозиции. Тем не менее, большой сигнал к шуму преимущество FD-OCT снижается из - за нижнего динамического диапазона детекторов полосы относительно отдельных светочувствительных диодов, что приводит к SNR ( отношение сигнал-шум ) преимущество ~ 10 дБ при значительно более высоких скоростях. Это не большая проблема при работе на длине волны 1300 нм, однако, так как динамический диапазон не является серьезной проблемой в этом диапазоне длин волн.

К недостаткам этой технологии можно найти в сильном спадания ОСШ, которое пропорционально расстоянию от нулевой задержки и сокращение синк типа глубины зависимой чувствительности из-за ограниченной ширины линии обнаружения. (Один пиксель обнаруживает квази-прямоугольную часть оптического диапазона частот вместо одной частоты, Фурье-преобразование приводит к синку (г) поведению). Кроме того, дисперсионные элементы в спектроскопическом детекторе, как правило, не распределяют свет равномерно разнесенный по частоте на детекторе, но в основном имеют обратную зависимость. Таким образом, сигнал должен быть преобразован перед обработкой, которая не может позаботиться о разнице в местной (pixelwise) пропускной способности, что приводит к дальнейшему снижению качества сигнала. Тем не менее, спад не является серьезной проблемой в разработке нового поколения CCD или массив фотодиодов с большим количеством пикселей.

Синтетическое обнаружение массива гетеродина предлагает другой подход к решению этой проблемы без необходимости высокой дисперсии.

Время закодированы

Временная область кодируются частоты октября (TEFD-октябрь, или охватили источник ОКТ) пытается объединить некоторые из преимуществ стандарта TD и SEFD-OCT. Здесь спектральные компоненты не кодируется пространственным разделением, но они закодированы во время. Спектр либо фильтрованный или генерируется в единичных шагах последовательных частотных и реконструирован перед тем Фурье-преобразованием. При размещении источника сканирования частоты света (т.е. частота сканирование лазерных) оптические установки (см. Фиг.3) становится проще, чем SEFD, но проблема сканирования, по существу, в переводе с TD-OCT ссылочной руки в TEFD-OCT свет источник. Здесь преимущество заключается в проверенной технологии обнаружения SNR высокой, в то время как пронеслись лазерные источники достигают очень малые мгновенные полосы пропускания (ширин) при очень высоких частотах (20-200 кГц). Недостатки являются нелинейность в длине волны (особенно при высоких частотах сканирования), расширение ширины линии на высоких частотах и ​​высокая чувствительность к движениям геометрии сканирования или образец (ниже в диапазоне от нанометров в пределах последовательных шагов частоты).

Полное поле Октябрь

Схематическое изображение полного поля ОКТ

Подход к визуализации временной ОКТ был разработан командой Клод Боккара в 1998 году, с приобретением изображений без сканирования луча. В этой технике называется полным поле Октябрь (FF-октябрь), в отличии от других методов ОКТА, приобретающих сечение образца, изображения здесь «ан-лица», то есть как образа классической микроскопии: перпендикулярного луч света освещения ,

Более точно, интерференционные изображения создаются с помощью интерферометра Майкельсона, где разность длины пути изменяется за счет быстрого электрического компонента (как правило, пьезоэлектрический зеркала в опорном плече). Эти изображения, полученные с помощью ПЗС-камеры объединены в последующей обработке (или он-лайн) методом интерферометрии фазового сдвига, где обычно 2 или 4 изображений в период модуляции приобретаются, в зависимости от используемого алгоритма.

Томографического изображения «En-лицо», таким образом, получают с помощью широкого поля освещения, обеспечивается за счет конфигурации Linnik интерферометра Майкельсона, где объектив микроскопа используется в обеих группах. Кроме того, в то время как временная когерентность источника должна оставаться низкой, как и в классическом ОКТЕ (т.е. широкого спектра), пространственная когерентность также должна быть низкой, чтобы избежать паразитических помех (т.е. источника с большим размером).

схемы сканирования

Фокусировка светового луча в точку на поверхности образца при испытании, и рекомбинировать отраженный свет со ссылкой даст интерферограммы с образца информацию, соответствующую одному А-скана (ось Z только). Сканирование образца может быть осуществлен путем сканирования света на образце, или путем перемещения образца под испытанием. Линейное сканирование даст двумерный набор данных, соответствующий изображению поперечного сечения (XZ оси сканирования), в то время как область сканирование достигает трехмерный наборы данных, соответствующие объемное изображение (XYZ оси сканирования).

Единая точка

Системы, основанные на одной точке, конфокальном или летающих пятна временной области ОКТА, необходимо сканировать образец в двух поперечных размерах и восстановить трехмерное изображение, используя информацию о глубине, полученной с помощью когерентности-стробировании посредством осевого сканирования опорного плеча (рис. 2) , Двумерный боковое сканирование было реализовано электромеханическим путем перемещения образца с использованием стадии перевода, а также с использованием нового сканера микро-электромеханических систем.

Параллельно

Параллельное или полное поле октябрь , используя прибор с зарядовой связью (CCD) камерой был использован , в котором образец полное поля с подсветкой и анфас изображаемым с ПЗС - матрицей, следовательно , исключает электромеханическое боковое сканирование. Активизировав опорное зеркало и запись последовательных фас изображений трехмерное представление может быть восстановлено. Трехмерный октябрь с помощью ПЗС - камеры был продемонстрирован в технике фазово-ступенчатый, используя геометрические фазовый сдвиг с интерферометром Линника , используя пару CCDs и гетеродинного детектирования, и в интерферометре Линника с осциллирующим референтным зеркалом и осевой стадией перевода. Центральное место в ПЗСЕ подход является необходимостью либо очень быстрого CCDs или генераций носителей отдельного опорного шагового зеркала для отслеживания высокой частоты несущего октября.

Массив смарт-детектор

Двумерный массив смарт - детектор, изготовлен с использованием 2 мкм металл-оксид-полупроводник , комплементарную (КМОП) процесс, был использован для демонстрации полного поля TD-OCT. Благодаря несложный оптической настройки (рис. 3), каждый пиксель массива смарт - детектора 58x58 пикселей выступал в качестве отдельного фотодиода и включал свою собственную схему аппаратных средств демодуляции.

Выбранные приложения

Оптическая когерентная томография является признанной медицинской техникой визуализации и используются в нескольких медицинских специальностях, включая офтальмологии и кардиологию, и широко используется в основных научно-исследовательских целях.

офтальмология

Глазной (или офтальмологических) октябрь используется в большой степени офтальмологи и Оптометристы для получения изображений с высоким разрешением на сетчатке и переднего сегмента . Благодаря способности ОКТ, чтобы показать поперечные сечения слоев ткани с разрешением микрометра, октябрь обеспечивает простой метод оценки клеточной организации , целостность фоторецептора , и аксонов толщину в глаукома , дегенерация желтого пятна , диабетическая отек желтого пятна , рассеянного склероза и других заболеваний глаз или системное патологии , которые имеют офтальмологические признаки. Совсем недавно, офтальмологические устройства ОКТОВ были разработаны для выполнения аналогичных функций в качестве флуоресцентной ангиографии , но без необходимости красителя для инъекций. Этот новая Октябре ангиография (OCTA) метод еще находится в разработке, но многообещающий для оценки сетчатки микрососудов патологии. ОКТА имеет потенциал для оценки влияния усиленной антитромботической терапии. Будущие исследования и разработка будут расширить использование OCTA за пределами области офтальмологии.

кардиология

В настройках кардиологии, октябрь используется для изображения коронарных артерий , с тем , чтобы визуализировать стенку сосуда просвет морфологии и микроструктуры с разрешением в 10 раз выше , чем у других существующих методов , таких как внутрисосудистого ультразвука и рентгеновского ангиографии ( Внутрикоронарное оптической когерентной томографии ). Для этого типа приложения, примерно 1 мм в диаметре волоконно-оптических катетеров используются для доступа через просвет артерии полу-инвазивных вмешательств, т.е. чрескожных коронарных вмешательств .

Первая демонстрация эндоскопической ОКТ сообщалось в 1997 году, исследователи в лаборатории Джеймса Фудзимото Массачусетского технологического института, в том числе профессор Гильермо Джеймс Tearney и проф Brett Баума . Первый TD-Октябре катетер и система визуализации была на коммерческую LightLab Imaging, Inc. , компания , базирующаяся в штате Массачусетс в 2006 году первый-FD Октябре исследование изображений было сообщено в лаборатории проф Гильермо Джеймс Tearney и проф Brett Баума основе в Massachusetts General Hospital в 2008 году внутрисосудистого FD-OCT был впервые представлен на рынке в 2009 году LightLab Imaging, Inc. и Terumo Corporation запустила второе решение для визуализации коронарных артерий в 2012 году более высокая скорость визуализации FD-OCT позволило широкое принятие этой технологии визуализации для визуализации коронарных артерий. Подсчитано , что> 100000 FD-OCT случаев коронарной визуализации проводятся ежегодно, и что рынок растет примерно на 20% каждый год.

Последние события внутрисосудистого ОКТА включали сочетание с другими методами оптической визуализации. Октябрь был объединен с флуоресцентной молекулярной визуализацией для повышения его способности обнаруживать молекулярную / функциональную и морфологическую информацию ткани одновременно. Аналогичным образом, сочетание с ближней инфракрасной спектроскопии было также продемонстрировали.

онкология

Эндоскопическое октября был применен для обнаружения и диагностики рака и предраковых поражений , таких как пищевод Барретта и пищевода дисплазии .

Научные приложения

Исследователи использовали ОКТ для получения детальных изображений мышей мозг, через «окно» , изготовленное из диоксида циркония , который был изменен , чтобы быть прозрачными и имплантированы в черепе. Оптическая когерентная томография также применима и более широкое применение в промышленных применениях , такие как неразрушающий контроль (НК), измерение толщины материала, и , в частности , тонкие кремниевые пластины и измерение толщины полупроводниковых пластин соединения шероховатости поверхность характеризации, поверхность и поперечное сечение изображений и потерю объема измерения. ОКТ система с обратной связью может быть использована для управления производственных процессов. С приобретением данных с высокой скоростью и разрешением субмикронного, Октябрь адаптируется для выполнения как инлайн и офф-лайн. Из - за большой объем производства таблеток, интересная область применения в фармацевтической промышленности для контроля покрытия таблеток. Волоконно-системы на основе ОКТ особенно приспособлены к промышленной среде. Они могут получить доступ и сканировать интерьеры труднодоступных пространств, и способны работать в агрессивных средах, будь радиоактивен, криогенный, или очень жарко. Новые оптические биомедицинские диагностики и визуализации технологий в настоящее время разрабатываются для решения проблем в области биологии и медицины. В 2014, были сделаны попытки использовать оптическую когерентную томографию для выявления корневых каналов в зубах, а именно канала в верхнечелюстном моляре, однако, нет никакой разницы с существующими методами стоматологического operatory микроскопа. Исследования , проведенные в 2015 году были успешным в использовании смартфона в качестве платформы ОКТА, хотя многое еще предстоит сделать , прежде чем такая платформа будет коммерчески жизнеспособной.

Смотрите также

Рекомендации

ru.qwe.wiki

Оптическая когерентная томография

Дата публикации: 18.01.2019 15:00

Оптическая когерентная томография (ОКТ) – неинвазивный метод визуализации в режиме реального времени, позволяющий получать одномерные, двумерные и объемные изображения образцов. Разрешение изображений зачастую не превышает микрона, а глубина составляет миллиметры.

Сканы содержат структурную информацию образца. Томографические изображения получают с помощью измерения интенсивности отраженного или рассеянного от материала света. Для увеличения контраста используются материалы со свойствами двулучепреломления (поляризаторы). Визуализация может происходить в реальном времени, благодаря чему путем совмещения систем ОКТ с другими технологиями можно осуществлять, к примеру, функциональную диагностику кровотока.

В данный момент разработано множество систем визуализации, основанных на технологии ОКТ. Существуют компактные приборы, модульные системы обработки изображений, с помощью которых можно решать множество различных задач.

Примеры изображений из разных областей применения ОКТ

ОКТ – это оптический аналог ультразвука. Высокое разрешение изображений достигается при малых глубинах сканирования (см. рисунок 1), таким образом, оптическая когерентная томография заполняет нишу между ультразвуком и конфокальной микроскопией.

 Рисунок 1. Разрешение и глубина сканирования в различных методах – атомно-силовая микроскопия, флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения, конфокальная лазерная микроскопия, оптическая гистология, ОКТ, ультразвук, МРТ, позитронно-эмиссионная томография

Рисунок 2. Спектральная ОКТ и ОКТ с перестраиваемым источником света. Broadband Light Source – широкополосный источник света, Grating - решетка, Sample (and) reference arm – измерительное (и) опорное плечо, Swept light source – перестраиваемый источник света, Balanced detector – балансный детектор

К преимуществам OКT относят и то, что эти методы хорошо подходят для визуализации биологических образцов – структуры ткани, микроорганизмов. Последним техническим достижением в области ОКT стало создание нового класса технологий под названием ОКТ Фурье области (FD-OCT). Эта технология позволяет регистрировать изображения со скоростью более 700 000 снимков в секунду1.

Оптическая когерентная томография Фурье области основана на низкокогерентной интерферометрии, где когерентные свойства света используются для измерения оптических толщин в образце. В ОКТ же для получения изображений поперечных сечений с разрешением около микрона интерферометр настроен на измерение разности длин плеч.

Существует два типа систем оптической когерентной томографии Фурье области с разными источниками света и схемами обнаружения: спектральная оптическая когерентная томография (SD-OCT), и системы ОКТ, использующие перестраиваемый источник света (SS-OCT). Основной принцип – деление излучения - в этих системах сохраняется (см. рисунок 2), но в во втором случае используется когерентный и узкополосный источник, а в спектральной ОКТ излучение широкополосное и низкокогерентное. Из-за разницы показателей преломления свет внутри образца рассеивается и отражается, а затем по оптоволоконному кабелю сочетается со светом, прошедшим фиксированное расстояние вдоль опорного плеча. Полученная интерферограмма обрабатывается компьютерными методами.

Частота кадров интерферограммы, регистрируемой сенсором, связана с положением точек отражения в образце. В результате профиль поперечного сечения (A-скан) получается путем преобразования Фурье, применяемого к интерферограмме. В-скан поперечного сечения предоставляет детальное изображение контролируемого объекта сверху, вдоль оси сканирования. Для двумерного представления данных также пользуются наборами А-сканов.

Аналогичным образом регистрируются серии 2D-изображений, с помощью которых строятся объемные изображения образцов. С помощью технологии когерентной томографии Фурье области двумерные образы регистрируются за миллисекунды, из которых затем получают трехмерные изображения.

Сравнение спектральной ОКТ и ОКТ с перестраиваемым источником света

Спектральная ОКТ и ОКТ с перестраиваемым источником света основаны на одном и том же принципе, однако все же между ними существуют некоторые различия в интерферограммах, полученных тем и другим способом. Спектральная система не имеет движущихся частей, таким образом обеспечивается механическая стабильность и низкий уровень шума. Множество существующих ныне моделей линейных камер также повлияло на развитие спектральной ОКТ – разработаны системы с различной скоростью регистрации и чувствительностью.

В системах спектральной томографии используется источник света настраиваемой частоты и фотоприемник для быстрого создания интерферограммы того же типа. Из-за быстрой развертки перестраиваемого источника (лазера) можно использовать пиковые мощности на каждой отдельной длине волны для подсветки образца, чтобы получить качественное изображения без оптических повреждений оборудования.

 

Рисунок 3. Свет; сигналы в Фурье области --> применение преобразования Фурье; Профиль глубины

Обработка сигнала в ОКТ Фурье области

В системах ОКТ Фурье области интерферограмма регистрируется как функция оптической частоты. Длина оптического пути в опорном плече фиксирована, и свет, отраженный от разных глубин образца, составляет интерференционную картину с разной частотой. Преобразование Фурье используется для получения данных о глубинах отражения, создавая таким образом профиль глубины образца (A-скан).

 

© Thorlabs Inc.

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Thorlabs на территории РФ

in-science.ru

Оптическая когерентная томография | Компетентно о здоровье на iLive

Как работает оптическая когерентная томография?

При оптической когерентной томографии для получения изображений с высоким разрешением применяют интерферометр с низкокогерентным излучением. Процедура проведения оптической когерентной томографии аналогична получению изображения при ультразвуковом В-сканировании или на радаре, кроме того, что свет здесь используют больше как акустические, а не радиоволны. Измерения расстояния и микроструктуры в оптической когерентной томографии основаны на измерении времени прохождения света, отражённого от различных микроструктурных элементов глаза. Последовательные продольные замеры (А-сканограммы) используют для конструирования спектрозонального топографического изображения микросрезов ткани, вид которых очень похож на гистологические срезы. Разрешение продольного среза оптической когерентной томографии - около 10 мкм, разрешение поперечного среза - приблизительно 20 мкм. В клинической оценке глаукомы при сканировании круга диаметром в 3,4 мм, где центр - диск зрительного нерва, при оптической когерентной томографии формируют цилиндрические срезы сетчатки. Цилиндр разворачивают, предъявляя в виде изображения плоского поперечного среза. Оптическую когерентную томографию применяют для создания карты толщины макулы по сериям из шести радиальных изображений, проходящих по меридианам часов на циферблате, с центром в фовеа; диск зрительного нерва картируют таким же образом, с центром радиальных изображений на диске зрительного нерва. Автоматизированный компьютерный алгоритм проводит измерения толщины СНВ без участия пользователя. В отличие от конфокальной сканирующей лазерной офтальмоскопии, при оптической когерентной томографии не требуется базовая плоскость. Толщина СНВ - абсолютный параметр поперечного среза. Рефракция или аксиальная длина глаза не влияют на измерения оптической когерентной томографии. Параметры оптической когерентной томографии толщины СНВ не зависят от двойного лучепреломления ткани.

Как проводится оптическая когерентная томография?

В ОКТ используют ближний инфракрасный свет, которым освещают исследуемый участок ткани. Любая биологическая ткань, в том числе кожа и слизистая, состоит из структур различной плотности и поэтому оптически неоднородна. Инфракрасный свет, попадая на границу двух сред с разной плотностью, частично отражается от нее и рассеивается. Анализируя коэффициент обратного рассеяния света, можно получить информацию о строении ткани на данном участке.

Сканируя ткань оптическим лучом, проводят серию осевых измерений в различных поперечных сечениях и направлениях - как аксиальном (в глубину), так и латеральном (боковом). Мощный компьютер, встроенный в ОКТ-систему, обрабатывает полученные числовые данные и рисует двухмерное изображение (своего рода "морфологический срез"), удобное для визуальной оценки.

ilive.com.ua

Оптическая когерентная томография для детей

Особенности процедуры

Компьютерная томография сетчатки глаза ребенку (optical coherence tomography (OCT), ОКТ) – инновационная методика диагностики. Она позволяет визуализировать структуры органов зрения на микроскопическом уровне. Теоретические основы метода были разработаны в 1995 году. В последующие 2 года в клиническую практику был внедрен первый прибор для проведения исследования. Сегодня метод используется повсеместно.

Когерентная томография сетчатки глаза успешно заменяет биопсию/патоморфологическое исследование и является бесконтактной и неинвазивной. Использование для получения изображения специального источника излучения (инфракрасного низкоинтенсивного лазера) дает возможность обеспечения максимально высокого разрешения (до 5 микрон). Это гарантирует необходимую точность диагностики.

С помощью метода специалисты могут оценить:

  • Анатомические изменения сосудистой оболочки и сетчатки
  • Параметры диска зрительного нерва
  • Толщину слизистой пленки на поверхности глаза
  • Особенности роговицы, хрусталика и угла передней камеры

Преимущества ОКТ перед другими методами исследования

Современный метод обеспечивает визуализацию поверхностных и глубинных структур органов зрения. Он успешно используется в офтальмологии (в том числе детской), так как имеет ряд преимуществ перед другими вариантами диагностики.

В их числе:

  • Возможность одновременного исследования обоих глаз. Обследование проводится достаточно быстро и не утомляет даже самых маленьких пациентов
  • Оперативность получения результатов. Поставить точный диагноз и приступить к лечению выявленных патологий или их профилактике врач может сразу же
  • Высокая информативность. Один метод диагностики позволяет врачу получить информацию обо всех структурах: роговицы, сетчатки, зрительного нерва, капилляров и артерий
  • Неинвазивность. Исследовать ткани глаза пациента можно без болезненной и травматичной биопсии
  • Безопасность. При проведении томографии сетчатки глаза ребенок не получает радиационного облучения
  • Минимальное количество противопоказаний. В отличие от КТ и МРТ, диагностика может проводиться даже при наличии кардиостимулятора и других имплантов, в состояниях, когда пациент не может сфокусировать взгляд или не способен контролировать движения. Это делает метод незаменимым для детей и многих категорий больных. Ребенок не испугается процедуры

Немаловажно и то, что методика практически не имеет противопоказаний и не требует специальной подготовки. После обследования пациенту не нужно восстанавливаться. В ходе процедуры не используются контрастные окрашивающие вещества, на которые может возникнуть аллергическая реакция.

Кроме того, разрешающие способности современного оборудования во много раз превышают аналогичные показатели УЗ-аппаратов и приборов для компьютерной томографии. Это обеспечивает обнаружение повреждений тканей, размер которых не превышает 4 микрон. Благодаря этому фиксируются патологические изменения на ранних стадиях. Маленький пациент получает возможность для полноценной медицинской помощи и быстрого выздоровления.

В каких случаях назначается диагностика?

ОКТ ребенку проводится для выявления и оценки эффективности терапии следующих заболеваний заднего и переднего отрезка глаза:

  • Приобретенные и наследственные дегенеративные изменения сетчатки (в том числе при осложненном течении близорукости)
  • Диабетическая ретинопатия
  • Глаукома
  • Атрофия и воспаление зрительного нерва
  • Отеки
  • Друзы и другие аномалии диска зрительного нерва
  • Отслойка сетчатки
  • Кератит
  • Повреждения роговицы и язвы
  • Дистрофии и дегенерации роговицы
  • Кератоконус

Важно! Направление на ОКТ глаз ребенку выдает врач-офтальмолог при подозрении на наличие перечисленного перечня патологий.

Как проводится диагностика?

Оптическая когерентная томография сетчатки глаза не требует никакой подготовки. Маленький пациент располагается на стуле и фокусирует взгляд на определенной отметке. В неподвижном состоянии ребенку нужно находиться не более пары минут. Благодаря этому обследование может проводиться даже малышам. Для пропуска пучка инфракрасного излучения через глазное яблоко нужен минимальный промежуток времени. Одновременно выполняются несколько снимков в разных плоскостях. Специалистом отбираются самые качественные и четкие изображения.

Специальная компьютерная программа сверяет их с базой данных, составленной на основе других обследований. Представлена она в виде схем и таблиц. О патологических изменениях специалист может судить в том случае, если обнаружено небольшое количество совпадений.

Результаты после диагностики выдаются быстро. Это обусловлено тем, что все аналитические действия и преобразование информации осуществляются компьютерной программой в полностью автоматическом режиме.

Немаловажно и то, что специальный сканер позволяет получать точные снимки. Их обработка происходит на высоком качественном уровне.

Важно! Точность расшифровки во многом зависит от квалификации специалиста. Именно поэтому мы настоятельно рекомендуем проходить ОКТ глаз только в современных медицинских учреждениях.

В нашей клинике работают опытные профессионалы, используется современный томограф RTVue-100 известной американской компании Optovue. Он позволяет получать 2- и 3-мерные изображения диска зрительного нерва, сетчатки и структур переднего отрезка глаза. Благодаря ультравысокой скорости сканирования, повышенной разрешающей способности, расширенным диагностическим протоколам RTVue-100 обеспечивает высочайшую точность оценки.

К эксклюзивным диагностическим возможностям прибора относят вероятность ранней диагностики глаукомной нейропатии, рассеянного склероза и других патологий, а также функцию трекинга, которая компенсирует микроскопические движения глаза. При использовании оборудования повышается качество получаемых изображений. Кроме того, диагностика на современном томографе дает возможность для эффективного сравнения сканов при повторных визитах пациента и адекватной оценки результатов проведенной терапии.

Противопоказания к обследованию

Единственным противопоказанием для проведения ОКТ является уже выполненная диагностика органов зрения с применением других методик в этот же день.

Недостаточно четкие изображения специалист может получить при высокой степени близорукости и сильном помутнении роговицы. Это обусловлено тем, что световые волны плохо отражаются и позволяют сформировать только несколько искаженные снимки.

Никаких медицинских противопоказаний к выполнению диагностики нет.

ОКТ глаза в Москве в нашей клинике может быть проведена при различных патологиях органов зрения даже при наличии у пациента кардиостимулятора, имплантатов, сопутствующих патологий различных систем.

Преимущества проведения оптической когерентной томографии в МЕДСИ

  • Высокоточная диагностика патологий сетчатки и зрительного нерва у детей. Обследование выполняется в комфортной для ребенка обстановке, в кратчайшие сроки и без боли
  • Современный американский томограф нового поколения. Благодаря ему обеспечивается высокая точность исследования
  • Высококвалифицированные детские офтальмологи. Наши врачи регулярно проходят обучение в ведущих российских и иностранных центрах. Специалисты быстро проведут обследование и тут же выдадут его результаты
  • Отсутствие очередей. Сделать ОКТ глаз в Москве в нашей клинике можно в любое удобное время. Вам не придется долго ждать обследования и успокаивать ребенка
  • Возможности для проведения терапии. Сразу же после диагностики вы можете обратиться к врачу для постановки точного диагноза и назначения адекватного лечения выявленных патологий

Если вы хотите записаться на ОКТ глаза, уточнить стоимость услуги томографии сетчатки в Москве, цену приема офтальмолога в нашей клинике, позвоните по номеру +7 (495) 7-800-500. Наш специалист ответит на все вопросы.

medsi.ru

Оптическая когерентная томография: качественные характеристики

Нормальная морфология венечных артерий и атеросклероз

В нормальных артериях и в местах с умеренным утолщением интимы, не превышающим 1-1,5 мм, в стенке венечной артерии при оптической когерентной томографии можно различить три слоя. Средняя оболочка видна как темная полоска, ограниченная внутренней и наружной эластической мембраной. Несмотря на их минимальную толщину (‹6 мк), мембраны образуют плотные полосы толщиной 20 мк, которые можно визуализировать с помощью оптической когерентной томографии. Адвентициальная оболочка представляет собой гетерогенный, ярко отражающий сигнал наружный листок. 

К сожалению, из-за низкой проникающей способности (1-1,5 мм) оптическая когерентная томография, по всей видимости, не пригодна для изучения ремоделирования сосуда или визуализации более глубоких компонентов толстых бляшек, которые хорошо видны при ВСУЗИ. 

Качественные характеристики

Кальцификаты в пределах бляшки идентифицируются как хорошо контурируемые зоны с низким неоднородным отражением сигнала (рис. 1). Фиброзные бляшки состоят из областей с высоким однородным обратным отражением сигнала (см. рис. 1). Липидные некротизированные скопления визуализируются менее четко, чем кальцификаты, обладают меньшей плотностью сигнала и большей неоднородностью обратного отражения, чем фиброзные бляшки. При оптической когерентной томографии хорошо видно разграничение между богатыми липидами ядрами и фиброзными бляшками. 

Таким образом, липидные скопления чаще видны как нечетко отграниченные, с низкой плотностью сигнала фрагменты (липидные скопления) с накладывающимися яркими сигналами от фиброзных капсул бляшек (см. рис. 1). В большинстве случаев толщину липидных скоплений невозможно оценить с помощью оптической когерентной томографии из-за ее низкой приникающей способности, но толщину фиброзной капсулы, отграниченную скоплениями липидов, можно измерить при оптической когерентной томографии. Патологоанатомические исследования бляшек, приведших к фатальным осложнениям, позволили определить, что нестабильные бляшки имели толщину фиброзной капсулы менее 65 мк. Это значение было принято как пороговое для выявления в естественных условиях атеросклеротических бляшек с тонкой покрышкой, склонных к разрыву. 

Рис. 1. Примеры (указаны стрелками) фиброзированных (А), кальцинированных (Б), богатых липидами (В) компонентов бляшки и выступающего тромба (Г).

Тромбы идентифицируются как массы, выступающие в просвет с поверхности стенки сосуда. Для красных тромбов характерно плотное обратное рассеивание сигнала от тромба и наличие световой тени. Белые тромбы визуализируются как сигнал-позитивные образования в просвете сосуда с низким обратным рассеиванием (рис. 2, А, см. также рис. 1). 

Рис. 2. Ряд 1. Бляшка в дистальной части ПВА (указана стрелкой на ангиографичсеском изображении), провоцирующая ишемию. На соответствующем изображении, полученном методом оптической когерентной томографии, тромб в просвете сосуда указан стрелкой. 

Ряд 2. Более проксимальные бляшки в той же артерии при автоматическом обратном движении ультразвукового датчика со скоростью 3 мм/с во время введения контраста. Продольная реконструкция (справа сверху) показывает более 30 мм сосуда, хорошо визуализированного при одном обратном пробеге датчика, что соответствует сегменту, отмеченному точечной линией на ангиографическом изображении. В сегменте, отмеченном буквой А на ангиографическом изображении, наблюдается стабильная бляшка с гладкими контурами (А). На изображении, полученном методом оптической когерентной томографии (Б), стрелка указывает на более дистально расположенную изъязвленную бляшку с большой полостью, сообщающейся с просветом сосуда

Оптическая когерентная томография дает возможность идентифицировать клетки воспаления (например, скопления макрофагов), которые видны как полосы с высоким коэффициентом отражения на изображении. Когда макрофаги концентрируются в бляшке с липидным ядром, видно, как прослойка макрофагов в пределах фиброзной капсулы покрывает липидное ядро. Острое изъязвление или разрыв бляшки можно выявить с помощью оптической когерентной томографии как разрыв фиброзной покрышки бляшки, который соединяет просвет сосуда с липидным ядром (рис. 2, Б; см. также рис. 1). Такие изъязвленные или разорванные бляшки могут сопровождаться наличием фиксированного на их поверхности тромба, что затрудняет визуализацию расположенного ниже разрыва.

Carlo Di Mario, Guy R. Heyndrickx, Francesco Prati и Nico H.J. Pijls

Инвазивная оценка гемодинамики и получение изображения

Опубликовал Константин Моканов

medbe.ru


Смотрите также

© Copyright Tomo-tomo.ru
Карта сайта, XML.

Приём ведут профессора, доценты и ассистенты

кафедры лучевой диагностики и новых медицинских технологий

Института повышения квалификации ФМБА России