|
Записаться
|
Руководство по оптической когерентной томографииРуководство по оптической когерентной томографииРуководство по оптической когерентной томографииДля каталогаГладкова Н.Д., Руководство по оптической когерентной томографии [Электронный ресурс] / од редакцией д.м.н., проф. Н.Д. Гладковой, д.м.н. Н.М. Шаховой, чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н. А.М. Сергеева. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 296 с. - ISBN 978-5-9221-0820-1 - Режим доступа: http://www.medcollegelib.ru/book/ISBN9785922108201.html АвторыН.Д. Гладкова , Н.М. Шахова ИздательствоФизматлит Год издания2007 ПрототипЭлектронное издание на основе: Руководство по оптической когерентной томографии / Под редакцией д.м.н., проф. Н.Д. Гладковой, д.м.н. Н.М. Шаховой, чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н. А.М. Сергеева. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 296 с. - ISBN 978-5-9221-0820-1.  АннотацияКнига является первым руководством по оптической когерентной томографии (ОКТ), издаваемым на русском языке. Сформулированы и обобщены принципы ОКТ, приведено описание технологических решений реализации этого метода, собраны и проанализированы примеры его клинического применения и представлен мультидисциплинарный атлас ОКТ-изображений. Представлены результаты российских ученых по разработке и внедрению эндоскопического варианта ОКТ в гастроэнтерологии, урологии, ларингологии, гинекологии, стоматологии и офтальмологии. Продемонстрированы возможности ОКТ в решении задач раннего обнаружения неоплазии, оптимизации процедуры прицельной биопсии, интраоперационного планирования при органосохраняющих и реконструктивных операциях. Для врачей, интересующихся разработкой и применением оптических методов диагностики, а также для аспирантов и студентов физических, технических, биологических и медицинских специальностей. Загружено 04-07-2014 www.medcollegelib.ru Руководство по оптической когерентной томографииРуководство по оптической когерентной томографииДля каталогаГладкова Н.Д., Руководство по оптической когерентной томографии / од редакцией д.м.н., проф. Н.Д. Гладковой, д.м.н. Н.М. Шаховой, чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н. А.М. Сергеева. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 296 с. - ISBN 978-5-9221-0820-1 - Текст : электронный // ЭБС "Консультант студента" : [сайт]. - URL : http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785922108201.html (дата обращения: 19.03.2020). - Режим доступа : по подписке. АвторыН.Д. Гладкова , Н.М. Шахова ИздательствоФизматлит Тип изданияпрактическое руководство Год издания2007 ПрототипЭлектронное издание на основе: Руководство по оптической когерентной томографии / Под редакцией д.м.н., проф. Н.Д. Гладковой, д.м.н. Н.М. Шаховой, чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н. А.М. Сергеева. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 296 с. - ISBN 978-5-9221-0820-1.  АннотацияКнига является первым руководством по оптической когерентной томографии (ОКТ), издаваемым на русском языке. Сформулированы и обобщены принципы ОКТ, приведено описание технологических решений реализации этого метода, собраны и проанализированы примеры его клинического применения и представлен мультидисциплинарный атлас ОКТ-изображений. Представлены результаты российских ученых по разработке и внедрению эндоскопического варианта ОКТ в гастроэнтерологии, урологии, ларингологии, гинекологии, стоматологии и офтальмологии. Продемонстрированы возможности ОКТ в решении задач раннего обнаружения неоплазии, оптимизации процедуры прицельной биопсии, интраоперационного планирования при органосохраняющих и реконструктивных операциях. Для врачей, интересующихся разработкой и применением оптических методов диагностики, а также для аспирантов и студентов физических, технических, биологических и медицинских специальностей. Загружено 04-07-2014 www.studentlibrary.ru Руководство по оптической когерентной томографииРуководство по оптической когерентной томографииДля каталогаГладкова Н.Д., Руководство по оптической когерентной томографии [Электронный ресурс] / од редакцией д.м.н., проф. Н.Д. Гладковой, д.м.н. Н.М. Шаховой, чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н. А.М. Сергеева. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 296 с. - ISBN 978-5-9221-0820-1 - Режим доступа: http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785922108201.html АвторыН.Д. Гладкова , Н.М. Шахова ИздательствоФизматлит Год издания2007 ПрототипЭлектронное издание на основе: Руководство по оптической когерентной томографии / Под редакцией д.м.н., проф. Н.Д. Гладковой, д.м.н. Н.М. Шаховой, чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н. А.М. Сергеева. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 296 с. - ISBN 978-5-9221-0820-1.  АннотацияКнига является первым руководством по оптической когерентной томографии (ОКТ), издаваемым на русском языке. Сформулированы и обобщены принципы ОКТ, приведено описание технологических решений реализации этого метода, собраны и проанализированы примеры его клинического применения и представлен мультидисциплинарный атлас ОКТ-изображений. Представлены результаты российских ученых по разработке и внедрению эндоскопического варианта ОКТ в гастроэнтерологии, урологии, ларингологии, гинекологии, стоматологии и офтальмологии. Продемонстрированы возможности ОКТ в решении задач раннего обнаружения неоплазии, оптимизации процедуры прицельной биопсии, интраоперационного планирования при органосохраняющих и реконструктивных операциях. Для врачей, интересующихся разработкой и применением оптических методов диагностики, а также для аспирантов и студентов физических, технических, биологических и медицинских специальностей. Загружено 04-07-2014 www.studmedlib.ru Руководство по оптической когерентной томографииРуководство по оптической когерентной томографииДля каталогаГладкова Н.Д., Руководство по оптической когерентной томографии [Электронный ресурс] / од редакцией д.м.н., проф. Н.Д. Гладковой, д.м.н. Н.М. Шаховой, чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н. А.М. Сергеева. - М. : ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 296 с. - ISBN 978-5-9221-0820-1 - Режим доступа: http://www.studmedlib.ru/book/ISBN9785922108201.html АвторыН.Д. Гладкова , Н.М. Шахова ИздательствоФизматлит Год издания2007 ПрототипЭлектронное издание на основе: Руководство по оптической когерентной томографии / Под редакцией д.м.н., проф. Н.Д. Гладковой, д.м.н. Н.М. Шаховой, чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н. А.М. Сергеева. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 296 с. - ISBN 978-5-9221-0820-1. АннотацияКнига является первым руководством по оптической когерентной томографии (ОКТ), издаваемым на русском языке. Сформулированы и обобщены принципы ОКТ, приведено описание технологических решений реализации этого метода, собраны и проанализированы примеры его клинического применения и представлен мультидисциплинарный атлас ОКТ-изображений. Представлены результаты российских ученых по разработке и внедрению эндоскопического варианта ОКТ в гастроэнтерологии, урологии, ларингологии, гинекологии, стоматологии и офтальмологии. Продемонстрированы возможности ОКТ в решении задач раннего обнаружения неоплазии, оптимизации процедуры прицельной биопсии, интраоперационного планирования при органосохраняющих и реконструктивных операциях. Для врачей, интересующихся разработкой и применением оптических методов диагностики, а также для аспирантов и студентов физических, технических, биологических и медицинских специальностей. Загружено 04-07-2014 www.studmedlib.ru Теоретические основы оптической когерентной томографииОптическая когерентная томография (Optical Coherence Tomography - ОСТ) представляет собой оптический метод исследования и позволяет отображать структуру биологических тканей организма в поперечном срезе с высоким уровнем разрешения, обеспечивая получение прижизненной морфологической информации на микроскопическом уровне [Tadrous Р., 2000]. В методе ОСТ в качестве ведущего информативного параметра используется модуль функции взаимной когерентности низкокогерентного излучения. Принципы устройства и функционирования ОСТ-оборудования базируются на волновых свойствах света и физическом понятии интерференции. Впервые явление интерференции в оптике было обнаружено Р. Бойлем и Р. Гуком в XVII в. при окрашивании тонких пленок. Феномен интерференции света изучен и подробно описан И. Ньютоном, однако в полной мере его корпускулярная теория эти явления не объясняла. В начале XIX в. Ж. Френель и Т. Юнг дали обоснование интерференции света с точки зрения его волновых свойств. В настоящее время явление интерференции в оптике детально изучено и широко используется в современных технологиях и научных исследованиях. По определению интерференция — это сложение полей волн от двух или нескольких (сравнительно небольшого числа) световых источников. Поляризация каждой из интерферирующих волн, вдоль которых колеблется вектор электрического поля, имеет свое направление, а в случае одинаковой поляризации интерферирующих волн их вектора складываются алгебраически. Волны и их источники когерентны, если они имеют одинаковую частоту, и разность фаз равна нулю. При взаимодействии световых волн в пространстве происходит перераспределение энергии, а интерференционная картина представляет собой регулярное чередование областей повышенной и пониженной интенсивности света. Иными словами, в разных точках пространства имеет место усиление или ослабление результирующей волны в зависимости от соотношения между фазами этих волн и устанавливается независящая от времени интерференционная картина с реализацией максимума и минимума энергии в определенных точках пространства [Ландсберг Г.С., 1976]. Максимум энергии наблюдается в некоторой точке наложения двух когерентных световых волн в случае, когда на протяжении разности их хода укладывается целое число длин волн; условие минимума обеспечивается при нечетном числе полуволн. Стационарная интерференция света возникает при наличии постоянной разности фаз взаимодействующих волн или определенной корреляции фаз. До появления лазеров когерентные световые пучки могли быть получены только путем разделения и последовательного сведения лучей, исходящих из одного и того же источника. В сравнении с другими источниками света лазерное излучение характеризуется рядом уникальных свойств, таких как монохроматичность, временная и пространственная когерентность, низкая расходимость и высокая направленность излучения. Для облегчения понимания принципов оптической когерентной томографии в литературе ее методика описывается как аналогия ультразвукового В-сканирования, суть которого заключается в измерении времени прохождения импульса акустической волны от источника ультразвука до «цели» и обратно к принимающему устройству. В ОСТ вместо звуковой волны применяется пучок когерентного света инфракрасного диапазона с длиной волны 800-1300 нм. При более коротких длинах волн происходит рассеивание или поглощение на уровне поверхностей тканей, а при более длинных волнах свет поглощается тканевыми жидкостями. Используемое излучение инфракрасного диапазона незначительной мощности не оказывает повреждающего воздействия на исследуемые ткани, не имеет ограничений по соматическому состоянию пациента и исключает нанесение травмы. Метод позволяет оценить величину и глубину светового сигнала, отраженного от различных по оптическим свойствам тканей. Осевое разрешение порядка 10 мкм обеспечивает лучшее из всех существующих методов исследования и отображения тканевых микроструктур. Для сравнения, применяемые в клинической ультрасонографии методы А- и В-сканирования имеют предел пространственного разрешения в 150 мкм. Более высокое разрешение (порядка 20 мкм) дает ультразвуковая биомикроскопия (UBM), но при этом глубина его проникновения не превышает 4 мм и возможность исследования ограничена только передним отрезком глаза. Сканирующая лазерная офтальмоскопия также далека от разрешающей способности ОСТ. Как указывалось выше, применение светового диапазона электромагнитных волн для проведения измерений биологических структур основано на принципах оптической интерферометрии. Методом ОСТ определяется эхо-задержка отраженной световой волны с измерением интенсивности и глубины сигнала. При фокусировании на ткани-мишени светового луча происходит его рассеивание и частичное отражение от внутренних микроструктур на различных глубинах исследуемых тканей (рис. 1).  Рис. 1. А. Схема линейной траектории сканирования. При сканировании «зондирующим» лучом получается двумерное визуализированное распределение мощности принятого сигнала - оптическая томограмма. В. Схема определения временной задержки. Исследуется отраженное, частично рассеянное излучение суперлюминесцентного диода (длина волны 830 мкм). Пространственный период интерференционной картины определяется разностью хода между участками волнового фронта. Основным элементом ОСТ-установки является интерферометр Майкельсона. В системе ОСТ исследование структуры и элементов среды, находящихся на разных глубинах, осуществляется путем измерения функции взаимной корреляции отраженного и опорного сигнала от зеркала [Puliafito С., 1996]. Изменение задержки опорного волнового поля относительно объектного регулируется смещением зеркала в опорном плече интерферометра, что позволяет получать картину интерференции, образованную излучением обратного рассеивания с различных глубин (рис. 2).  Рис. 2. Схема интерферометра Майкельсона. Полупрозрачным зеркалом производится расщепление световых импульсов излучения в соотношении 50/50; часть пучка направляется на исследуемую ткань, другая — на отражающее зеркало (контрольная составляющая). Эффект интерференции возникает при объединении отраженного сигнала с обратным световым потоком от зеркала. Условие синфазности световых волн в этих двух пучках выполняется в случае, когда длина светового пути к зеркалу и обратно, равна длине пути отраженного от ткани светового сигнала. Определенная глубина исследования «слоя», от которого происходит отражение, задается изменением положения зеркала. Интерференция опорного и отраженного сигналов возникает при условии, что разница оптических путей не превосходит длины когерентности. При изменении длины опорного плеча интерферометра происходит сканирование среды по глубине. Излучение применяемого низкокогерентного источника представлено множеством мелких световых пучков, каждый импульс которых имеет свойство когерентности и одинаковую длительность. В свою очередь, длительность или «ширина» этих импульсов является когерентной длиной светового источника; чем она короче, тем точнее интерферометрические измерения и тем выше разрешающая способность метода (рис. 3). Рис. 3. Схематическое изображение когерентного и низкокогерентного света (Lc - когерентная длина источника излучения). Важно подчеркнуть, что с помощью данной технологии возможно измерение отражающей способности исследуемых структур на всех глубинах вдоль светового пучка. Изображение в двух плоскостях в виде томограммы представляется при сканировании ткани оптическим лучом в различных направлениях [Takada К. et al., 1987]. При уровне разрешения 10—15 мкм дифференцируются структуры оптических неоднородностей, которые зависят от вариаций коэффициента обратного рассеивания света, отраженного от клеточных структур тканей. Самым ранним клиническим применением ОСТ явилась офтальмология, когда в 1991 г. С.A. Puliafito, J.G. Fujimoto и D. Huang представили новую технологию диагностики оптических структур глаза. Высокое разрешение метода при исследовании состояния прозрачных и рассеивающих тканей позволило проводить прижизненную «оптическую биопсию» на уровне микроскопического среза по заданной траектории сканирования [Puliafito С.A. et al., 1996]. Схему прибора можно представить следующим образом. В качестве источника излучения в устройстве используется суперлюминесцентный диод с длиной когерентности излучения 5-20 мкм. Интерферометр Майкельсона встроен в аппаратную часть прибора, в объектном плече находится конфокальный микроскоп (фундус-камера или щелевая лампа), в опорном плече — блок временной модуляции. Видимая картина и траектория сканирования исследуемой области посредством видеокамеры выводится на монитор (рис. 4).  Рис. 4. Схема устройства ОСТ: фундус-камера с интерферометром Майкельсона, компьютер для обработки и хранения графической информации, монитор для визуализации картины исследуемой области. Полученная информация обрабатывается компьютером с помощью специальных программ и сохраняется в виде графических файлов в базе данных. Использование управляемого компьютером источника фиксации взора в исследуемом глазу обеспечивает идентичность параметров сканирования и позволяет обеспечить повторяемость исследования определенных участков, что важно для мониторинга состояния тканей. Методом ОСТ невозможно получить качественное изображение при сниженной прозрачности сред (помутнения роговицы, хрусталика, стекловидного тела). Проведение ОСТ затруднено у пациентов, которые не могут обеспечить неподвижную фиксацию взора на протяжении времени сканирования (2,0-2,5 секунды), движения глаз большой амплитуды значительно ухудшают четкость изображения. Оптические когерентные томограммы представляются в виде логарифмической черно-белой шкалы. Для улучшения восприятия изображение программно трансформируется в псевдоцветное, где участкам с высокой степенью светоотражения соответствуют красный и белый цвет, оптически прозрачным - черный. В заключение следует отметить, что применение ОСТ в офтальмологии позволило получить важную информацию о процессах, происходящих как в норме, так и при различных заболеваниях на тканевом уровне. Тем не менее, прогресс медицинской техники не останавливается, и новое поколение приборов, позволяющее исследовать структуры глаза уже на клеточном уровне, позволит сделать множество новых открытий. Оптическая когерентная томография в офтальмологии под ред. А.Г. Щуко, В.В. Малышева Опубликовал Константин Моканов medbe.ru Руководство по оптической когерентной томографии
Другие книги схожей тематики:
books.academic.ru "Vivarium" group | статьи | Оптическая когере...Оптическая когерентная томография (OКT) – это новая технология визуализации поперечного сечения с высоким разрешением. ОКТ аналогична ультразвуковой визуализации, за исключением того, что вместо звука применяется свет. Использование этой технологии в сочетании с катетерами и эндоскопами позволяет выполнить внутрипросветную визуализацию органов и систем в высоком разрешении. ОКТ можно использовать в качестве разновидности оптической биопсии. В отличие от обычной гистопатологии, где требуется удаление образца ткани и обработка для микроскопического исследования, эта технология может обеспечить изображение поперечного сечения структуры ткани in situ и в режиме реального времени. ОКТ может быть использована в том случае, когда стандартная эксцизионная биопсия является опасной или невозможной; для того, чтобы уменьшить ошибки выборки, связанные с эксцизионной биопсией; для направления интервенционных процедур. В этой статье мы рассмотрим технологию ОКТ и опишем потенциал ее биомедицинского и клинического применения. ВведениеОКТ была впервые продемонстрирована в 1991 году [1]. Оптические изображения выполнялись in vitro в сетчатке глаза человека и в атеросклеротических бляшках в качестве примеров изображений прозрачных, слабо рассеивающих сред, а также непрозрачных, высоко рассеивающих сред. ОКТ изначально применялась для визуализации глаза и на сегодня показала наибольший клинический эффект в офтальмологии. Впервые томограмма in vivo диска зрительного нерва и макулы человека была продемонстрирована в 1993 году [2; 3]. ОКТ позволяет бесконтактно, неинвазивно визуализировать передний отдел глаза, а также морфологические особенности человеческой сетчатки, включая фовеа и диск зрительного нерва [4‑7]. Работая в сотрудничестве с New England Eye Center, наша группа обследовала более 10 тысяч пациентов. Технология была передана в промышленное производство и предложена для коммерческого использования в сфере офтальмологической диагностики в 1996 году («Хамфри Систем», Дублин, Калифорния). За последние несколько лет были проведены многочисленные клинические исследования. В последнее время совершенствование технологии позволило получать изображения непрозрачных тканей, что открывает возможности применения ОКТ в широком диапазоне медицинских специальностей [8‑11]. Глубина изображения ограничивается оптическим затуханием рассеяния и поглощения ткани. Тем не менее, в большинстве тканей можно получить изображения до 2‑3 мм глубиной. Это тот же масштаб, который, как правило, достигается с помощью обычной биопсии и гистологии. Хотя глубина визуализации не так глубока, как с помощью ультразвука, разрешение ОКТ от 10 и до 100 раз больше, чем при стандартном клиническом ультразвуке. С помощью этой технологии были получены изображения in vitro артериальной патологии, где может быть дифференцирована морфология бляшек [11; 12]. ОКТ-визуализация также проводилась in vitro для исследований в дерматологии, гастроэнтерологии, урологии, гинекологии, хирургии, нейрохирургии, ревматологии [9; 13‑28], а также in vivo для визуализации развивающихся биологических образцов (Xenopus laevis, Rana pipiens и Brachyodanio rerio головастиков и эмбрионов) [29‑31]. ОКТ представляет интерес для применения в биологии развития, поскольку позволяет повторно визуализировать развитие морфологии без необходимости жертвовать образцом. ОКТ-технология интенсивно развивается. Высокоскоростные изображения в реальном времени продемонстрировали фиксацию изменений со скоростью нескольких кадров в секунду [15; 32; 33]. Высокое и сверхвысокое разрешения ОКТ-визуализации продемонстрировано с помощью новых лазерных источников света. Достигнуто осевое разрешение свыше 1 мкм [34‑36]. На клеточном уровне ОКТ-визуализация недавно продемонстрирована в биологии развития образцов [37]. Оптическая томография с использованием катетеров, эндоскопов и лапароскопов позволяет выполнить внутреннюю визуализацию [38; 39]. Такая визуализация желудочно-кишечного тракта, легких и мочевыводящих путей, а также артериальных изображений продемонстрирована in vivo на моделях животных [15; 28; 40]. Сообщалось о предварительных исследованиях ОКТ с помощью эндоскопа у людей [41; 42]. В настоящее время многими исследовательскими группами осуществляются предварительные клинические исследования. В целом существует три типа клинических ситуаций, где, на наш взгляд, ОКТ может быть успешно применена: Оптическая когерентная томография в сравнении с ультразвукомОКТ-изображение в чем‑то аналогично визуализации УЗИ в режиме B-mode, за исключением того, что вместо звука используется свет. Учитывая аналогию ОКТ и УЗИ, целесообразно начать с рассмотрения факторов, которые определяют сходство ОКТ- и УЗИ-визуализаций. Чтобы выполнить изображение поперечного сечения или томографии, в первую очередь необходимо измерить внутреннюю структуру материалов или тканей вдоль одной оси или в продольном сечении. В ОКТ первым шагом в построении томографического изображения является измерение осевого расстояния или информация о дальности в материале или ткани. Существует несколько различных вариантов осуществления ОКТ, но, в сущности, визуализация выполняется путем измерения времени задержки эха и интенсивности рассеянного света или света, обратноотраженного от внутренней микроструктуры материалов / тканей. Ультразвуковое исследование является хорошим клиническим методом визуализации и широко используется, начиная от визуализации внутренних органов и систем, транслюминальной эндоскопической визуализации и основанных на применении катетера внутрисосудистых изображений. В УЗИ звуковая волна высокой частоты запускается в материал или ткань, создавая изображение с помощью зонда ультразвукового преобразователя [43‑47]. Звуковая волна распространяется в материале или ткани и обратно рассеивается или отражается от внутренних структур, имеющих различные акустические свойства. Частота звуковой волны определяет разрешение изображения в ультразвуке, где более высокие частоты создают более высокое разрешение. Вместе с тем распространение звуковой волны также приводит к ее ослаблению, и более высокие частоты уменьшают глубину визуализации. Временной режим или эхо-структура отраженных звуковых волн обнаруживаются с помощью ультразвукового зонда и диапазонов / размеров внутренних структур, определяемых из‑за задержки эхо-сигнала. Этот принцип сходен с тем, который используется в авиационных радиолокаторах дальности. В ОКТ измерение расстояния и микроструктуры выполняются световыми волнами, которые обратно отражаются и обратно рассеиваются от различных микроструктур внутри материала или ткани [1]. С целью иллюстрации можно визуализировать операцию ОКТ, представляя, что световой пучок состоит из коротких оптических импульсов. Тем не менее, важно отметить, что, хотя ОКТ может быть выполнена с использованием короткого импульса света, большинство таких систем работают с использованием непрерывного излучения световых волн с низкой длиной когерентности. Кроме того, продемонстрирован целый ряд иных подходов к ОКТ, когда измеряются спектральные свойства низкокогерентного света или используется быстро настраиваемый узкополосный свет. Когда пучок света или звука направляется на ткани, он обратно рассеивается или отражается от конструкций, имеющих разные акустические или оптические свойства, а также от границы между структурами. Размеры различных структур могут быть определены путем измерения эхо-времени, необходимого для звука или света, чтобы быть обратно отраженным или рассеянным от различных структур при различных осевых (продольных) расстояниях. В ультразвуке осевое измерение расстояния или диапазона называется сканированием в режиме A-mode. Принципиальное различие между ультразвуком и оптическим изображением состоит в том, что скорость распространения света примерно в миллион раз выше, чем скорость звука. Поскольку расстояние в пределах материала или ткани определяется путем измерения эхо-временной задержки обратнорассеивающихся или обратноотраженных световых волн, это означает, что для измерения расстояния с помощью света требуется ультрабыстрое временное разрешение. Два наиболее важных параметра для характеристики качества изображения – это разрешение и глубина изображения. Разрешение ультразвуковых изображений напрямую зависит от частоты или длины используемых звуковых волн [43‑47]. В типичных клинических ультразвуковых системах используются звуковые частоты волн в режиме десяти мегагерц (МГц) и выхода пространственного разрешения в 150 мкм. Ультразвуковое исследование обладает тем преимуществом, что звуковые волны на этой частоте легко передаются в большинстве биологических тканей и, следовательно, позволяют получать изображения структур до нескольких десятков сантиметров вглубину внутри тела. Частота звука является важным параметром в ультразвуковой визуализации, поскольку позволяет оптимизировать разрешение изображения для данного применения в зависимости от глубины проникновения изображения. Высокая частота УЗИ была разработана и широко исследована в лабораторных приложениях, а также некоторых клинических приложениях. Решения от 15 до 20 мкм были достигнуты с частотами 100 МГц и выше. Тем не менее, высокие частоты ультразвука значительно ослабляются в биологических тканях, и затухание увеличивается примерно пропорционально частоте. Таким образом, высокая частота ультразвуковой визуализации ограничена глубиной всего лишь нескольких миллиметров. Важно также отметить, что поперечное разрешение ультразвука регулируется возможностью фокусировки звуковых волн, и в целом звук труднее фокусируется, чем свет, так как поперечное разрешение для ультразвука ниже, чем для ОКТ. Современные технологии обработки оптических изображений имеют разрешение в пределах от 1 до 15 мкм. По сути, высокое разрешение оптической томографии позволяет визуализировать такие функции, как ткани архитектурной морфологии, а также некоторые клеточные особенности. Главный недостаток оптических изображений в том, что в большинстве биологических тканей свет сильно рассеивается. Кроме тканей глаза, в иных тканях пределы оптического рассеяния изображения достигаются при глубине проникновения 2‑3 мм. Наконец, полезно отметить, что ОКТ, ультразвук и микроскопия имеют различные механизмы контрастности изображения. Ультразвуковые изображения различны из‑за несоответствия акустического импеданса ультразвука, рассеивающегося между различными тканями. Это создает различия в интенсивности отраженных или рассеивающихся звуковых волн. Изображение ОКТ использует свет и чувствительно к различиям в показателе преломления оптического рассеяния в различных тканях. Наконец, в микроскопии изображения генерируются различиями в любом оптическом отражении или прохождении через тонкие секции. В гистопатологии большое разнообразие пятен может быть использовано для селективного повышения контрастности между различными структурами. Таким образом, ОКТ отличается от ультразвука или гистопатологии, и необходимы исследования, чтобы установить основу для интерпретации ОКТ с точки зрения клинически значимых патологий. Биомедицинская визуализация с использованием оптической когерентной томографии Оптическая визуализация в офтальмологииИзначально ОКТ применялась для визуализации тканей глаза [3‑7]. На сегодня технология показала наибольший клинический эффект именно в офтальмологии. Например, ОКТ-изображения нормальной сетчатки человека [5]. Ее изображение шириной в 250 пикселей получено с использованием излучения с длиной волны 800 нм и с разрешением 10 мкм. Изображение показывает поперечное сечение сетчатки с беспрецедентно высоким разрешением и позволяет подробно дифференцировать структуры. Хотя сетчатка почти прозрачна и имеет чрезвычайно низкое оптическое обратное рассеяние, высокая чувствительность метода позволяет визуализировать даже чрезвычайно слабые возможности обратного рассеяния, такие как переходы витреальной сетчатки. В ОКТ-изображении пигментный эпителий сетчатки и хориоидея, значительно насыщенные сосудами, видны как сильно рассеивающиеся структуры. Слой нервных волокон сетчатки виден как рассеивающий слой, исходящий из диска зрительного нерва и утончающийся с приближением к фовеа. С помощью ОКТ можно измерять общую толщину, а также толщину слоя нервных волокон сетчатки. Поскольку эти изображения имеют разрешение 10 мкм, возможно остаточное движение глаз пациента на первой-второй секунде времени, необходимого для измерения. Однако, поскольку ОКТ измеряет абсолютное положение, обработка изображений может быть использована для измерения осевого движения глаз и коррекции артефактов движения [3]. Были проведены клинические исследования возможности использовать ОКТ для диагностики и мониторинга заболеваний сетчатки, таких как глаукома, отек макулы, макулярного отверстия, центральная серозная хориоретинопатия, возрастноя дегенерация желтого пятна, эпиретинальных мембран, оптических дисков, фовеа и опухолей хориоидеи [5, 53‑59]. Кроме того, способность ОКТ выполнять визуализацию в реальном времени также используется для изучения динамических характеристик сетчатки, включая лазерные травмы сетчатки [60]. Изображения могут быть проанализированы в количественном аспекте и обработаны с помощью интеллектуальных алгоритмов для извлечения функций, например, сетчатки или толщины слоя нервных волокон сетчатки [61‑64]. Чтобы предоставить томографические данные для интерпретации в альтернативных формах, были разработаны карты и дисплей-методы. ОКТ особенно перспективна для диагностики и мониторинга таких заболеваний, как глаукома или отек макулы, связанный с диабетической ретинопатией, поскольку может обеспечить количественную информацию патологии сетчатки, которая является индикатором прогрессирования заболевания. Оптическая томография также перспективна для выявления и диагностики ранних стадий заболевания еще до того, как появляются физические симптомы и происходит необратимая потеря зрения. ОбсуждениеМаловероятно, что ОКТ может заменить эксцизионную биопсию и гистологию. Тем не менее, с точки зрения скрининга и диагностики новообразований, мы ожидаем, что ОКТ может быть использована, чтобы направлять стандартную эксцизионную биопсию для уменьшения ошибок выборки и ложноотрицательных результатов. Это может повысить точность биопсии, а также уменьшить само количество биопсий, что дает экономию. После проведения более обширных клинических исследований ОКТ может быть использована для диагностики ранних неопластических изменений в определенных ситуациях. Данное приложение более сложно, так как предполагает постановку диагноза на основе ОКТ, а не обычной патологии, и возможно только в ограниченных клинических ситуациях. Если такие приложения будут успешными, то с помощью ОКТ можно будет получать диагностическую информацию для моментального принятия решения о лечении, отыскать сценарии, при которых ОКТ может быть использована в режиме реального времени для хирургического руководства. Интеграция диагностики и лечения может улучшить исход и уменьшить количество посещений пациентов, позволяя снизить расходы на здравоохранение. Авторы: Джеймс Г. Фудзимото, Костас Питри, Стивен Боппарт, Марк Бжезинский vivariy.com Лаборатория оптической когерентной томографииДоговор №14.B25.31.00152017 1. 26 января – Методы и алгоритмы, обеспечивающие стабилизацию объектов исследования при использовании приборов для мультимодальной ОКТ в клинических условиях Геликонов Г.В. Разработка методов и подходов для стабилизации объектов исследования при проведении ММ ОКТ исследований 2. 15 февраля - Применение метода мультимодальной оптической когерентной томографии для изучения реакции нормальных тканей у животных на воздействие химиотерапии Сироткина М.А. Оценка реакции нормальных тканей на воздействие химиотерапии методом ММ ОКТ 3. 22 марта – Новые подходы и разработанные алгоритмы для применения эластографии в клинических условиях Матвеев А.Л. Разработанные методы оценки эластографии у пациентов 4. 19 апреля – Развитие и совершенствование ангиографических методов исследования в эксперименте Матвеев Л.А. Новые подходы и алгоритмы оценки и обработки микроциркуляции в эксперименте 5. 17 мая – Усовершенствованные алгоритмы программной обработки КП ОКТ изображений Моисеев А.А. Применение модернизированных способов количественной обработки КП ОКТ изображений мышиных опухолей 6. 21 июня– Влияние разной степени прижима зонда на получение ангиографических изображений у пациентов Киселева Е.Б. Варианты получения изображений микроциркуляции в зависимости от прижима 7. 12 сентября – In vivo визуализация микрососудистых изменений слизистой оболочки полости рта пациентов при воздействии лучевой терапии с использованием оптической когерентной томографии Финагина Е.С., Масленникова А.В. Оценка изменения микроциркуляции слизистой полости рта у пациентов в ходе лучевой терапии 8. 17 октября - Новые высокочувствительные комплексные подходы оценки результатов воздействия лучевой терапии на основе анализа данных, полученных из ММ ОКТ изображений Финагина Е.С., Губарькова Е.В., Масленникова А.В. Применение комплексных подходов для ММ ОКТ данных для оценки эффективности лучевой терапии опухолей полости рта 9. 14 ноября - Способ оценки эффективности ФДТ у пациентов с первичным и рецидивным базальноклеточным раком кожи по ММ ОКТ изображениям опухолей и окружающих опухоль здоровых тканей Финагина Е.В., Губарькова Е.В. Оценка эффективности ФДТ опухолей кожи с использованием метода ММ ОКТ 10. 22 ноября - Способ оценки эффективности лучевой терапии у пациентов с опухолями полости рта по ММ ОКТ изображениям опухолей Масленникова А.В. Оценка эффекта лучевой терапии опухолей полости рта с применением метода ММ ОКТ 11. 5 декабря - Оптические способы превентивной диагностики тяжелых мукозитов на основе ММ ОКТ изображений здоровой слизистой рта, попавшей в зону облучения, у пациентов с опухолями полости рта и глотки Масленникова А.В., Сироткина М.А. Оценка тяжести лучевых мукозитов слизистой оболочки полости рта методом ММ ОКТ 12. 13 декабря – Разработка устройства для получения ангиографических изображений в реальном времени для применения в клинике Шилягин П.А. Новое устройство для получение изображений микроциркуляции пациентов 13. 20 декабря – Использование спектральной ОКТ для прогноза эффективности ФДТ в эксперименте Губарькова Е.В. Разработка критериев прогноза эффективности ФДТ методом ММ ОКТ 2016 1. 01 февраля 2016 Научный семинар «Разработка способа обнаружения нестабильной атеросклеротической бляшки методом кросс-поляризационной оптической когерентной томографии» Губарькова Е.В. «Преимущества и недостатки разработанных способов обнаружения нестабильной атеросклеротической бляшки» 2. 01 марта 2016 Научный семинар «Мультифотонная томография и кросс-поляризационная оптическая когерентная томография в диагностике глиальных опухолей головного мозга: пилотное исследование: пилотное исследование» Дуденкова В.В., Елагин В.В., Киселева Е.Б. «Пилотные исследования по оценке возможности применения мультифотонной томографии и кросс-поляризационной оптической когерентной томографии для диагностики глиальных опухолей в эксперименте» 3. 29 марта 2016 Научный семинар «Ex vivo визуализация глиальных опухолей головного мозга человека с помощью кросс-поляризационной оптической когерентной томографии: первые результаты» Киселева Е.Б. «Первые результаты по ex vivo визуализации глиальных опухолей человека с помощью КП ОКТ» 4. 04 апреля 2016 Научный семинар «Мониторинг состояния опухоли и окружающих тканей после фотодинамической терапии методом ОКТ микроангиографии» Сироткина М.А., Моисеев А.А. «Метод ОКТ микроангиографии для оценки состояния опухоли и окружающих тканей после ФДТ» 5. 18 мая 2016 Научный семинар «КП ОКТ для диагностики сложно диагностируемых форм и мониторинга лечения рака мочевого пузыря» Киселева Е.Б. «Использование КПОКТ для диагностики и мониторинга лечения рака мочевого пузыря 6. 16 июня 2016 Научный семинар «Поляризационные исследования методом мультимодальной ОКТ» Киселева Е.Б., Сироткина М.А., Кириллин М.Ю., Моисеев А.А. «Особенности поляризационных методов ОКТ для исследования биологических объектов» 7. 20 июня 2016 Научный семинар «Развитие технологии оптической когерентной томографии в мире» Виткин И.А. «Особенности развития технологи и оптической когерентной томографии в мире» 8. 21 июня 2016 Научный семинар «Количественная обработка микроангиографических ОКТ изображений» Моисеев А.А. «Разработка и применение способов количественной обработки ОКТ МА изображений» 9. 22 июня 2016 Научный семинар «ОКТ-эластография для измерения динамики деформируемости ткани» Зайцев В.Ю., Матвеев А.Л., Матвеев Л.А. «Применение эластографических методов ОКТ для исследования биологических объектов» 10. 23 июня 2016 Научный семинар «Новые подходы к количественной оценке структурных и поляризационных изображений» Кириллин М.Ю., Киселева Е.Б. «Разработанные способы количественной оценки поляризационных изображений» 11. 24 июня 2016 Научный семинар «Оптимизация опухолевых моделей животных для решения задач ММ ОКТ мониторинга индивидуальной реакции опухоли и окружающих нормальных тканей на противоопухолевую терапию» Сироткина М.А., Карабут М.М., Киселева Е.Б., Павлова Н.П. «Оптимизация опухолевых моделей животных для решения задач ММ ОКТ мониторинга индивидуальной реакции опухоли и окружающих нормальных тканей на противоопухолевую терапию» 12. 08 сентября 2016 Научный семинар «Основные направления усовершенствования мультимодального оптического имиджинга на основе ОКТ» Матвеев Л.А. «Преимущества и недостатки основных направлений усовершенствования мультимодального оптического имиджинга на основе ОКТ» 13. 16 сентября 2016 Научный семинар «Оценка методом ММ ОКТ реакции нормальных тканей у животных при противоопухолевой терапии» Сироткина М.А., Павлова Н.П. «Применение ММ ОКТ для оценки реакции нормальных тканей на противоопухолевую терапию» 14. 12 октября 2016 Научный семинар «Методы количественного анализа морфологии коллагена» Дуденкова В.В., Елагин В.В. «Применяемые методы количественного анализа для оценки состояния коллагеновых волокон» 15. 16 ноября 2016 Научный семинар «Особенности канцерогенеза на слизистой защечного мешка хомяка» Карабут М.М., Елагин В.В., Павлова Н.П. «Изучение химического канцерогенеза слизистой защечного мешка хомяка оптическими методами» 16. 30 ноября 2016 Научный семинар «Мультимодальная ОКТ для оценки состояния слизистой оболочки полости рта пациентов при лучевой терапии» Сироткина М.А., Масленникова А.В., Финагина Е.С. «Изучение лучевых мукозитов слизистой оболочки полости рта человека методом ММ ОКТ» 17. 14 декабря 2016 Научный семинар «Перспективы развития мультимодальной ОКТ для решения задач индивидуальной противоопухолевой терапии» Гладкова Н.Д. «Основные направления усовершенствования и перспективы мультимодальной ОКТ» 2015 1. 27 января 2015 г. – Межвузовский семинар «Естественный рост опухолевого узла у экспериментальных животных»
2014 1. 29 января 2014 г. – Межвузовский семинар «Основные направления научного исследования. Новые подходы в ОКТ и другие метода биоимиджинга»
2. 27 февраля 2014 г. - Межвузовский семинар «Window chamber в эксперименте»
2013 1. 16–18 июля 2013 г - Международный семинар по обмену научным опытом в области оптической когерентной томографии.
2. 19 июля 2013 г. - Международный семинар Lothar Lilge (Ph.D, Senior Staff Scientist, Ontario Cancer Institute Professor and Graduate Student Coordinator, Medical Biophysics, University of Toronto) «Optical breast spectroscopy for mammography surveillance stratification». Присутствовало 18 сотрудников лаборатории. 3. 16-18 сентября 2013 г. Областная научно-практическая конференция Съезд специалистов УЗ-диагностики в медицине ПФО Присутствовало 10 сотрудников лаборатории 4. 11 октября 2013 г. Межвузовский семинар «Экспериментальные и клинические исследования в оценке противоопухолевого лечения. Часть 1»
5. 21 октября 2013 г. Межвузовский семинар «Экспериментальные и клинические исследования в оценке противоопухолевого лечения. Часть 2»
6. 31 октября 2013 г. Международный семинар «Сосуды и их реакция на терапию» Виткин А. «Shedding light on radiotherapy: optical coherence tomography for assessment of radiobiological responses in vivo» Присутствовало 14 сотрудников лаборатории. 7. 8 ноября 2013 г. Круглый стол, приуроченный к Международному Дню Науки «Насколько конкурентоспособна нижегородская наука на международном и межрегиональном уровнях?» Присутствовало 2 сотрудника лаборатории 8. 10 декабря 2013 г. Межвузовский семинар Геликонов Г.В., Геликонов В.М. «Макет нового прибора многофункцианальной ОКТ – принцип функционирования. Демонстрация работы. Часть 1.» Присутствовало 24 сотрудника лаборатории. 9. 13 декабря 2013 г. Межвузовский семинар Геликонов Г.В., Геликонов В.М. «Макет нового прибора многофункцианальной ОКТ – принцип функционирования. Особенности нового сканера. Часть 2.» Присутствовало 24 сотрудника лаборатории. research-biomed.ru
|
