Optisk sammenhengstomografi (OCT) som en ikke-invasiv avbildningsmetode, brukes hovedsakelig i medisin. Her danner de forskjellige refleksjons- og spredningsegenskapene til forskjellige vev grunnlaget for denne metoden. Som en relativt ny metode etablerer OCT seg for tiden i mer og mer bruksområder.
Hva er optisk koherensstomografi?
Innen oftalmisk diagnostikk viser OCT seg å være veldig gunstig, her blir hovedsakelig fundus av øyet mot OCT undersøkt. Det fysiske grunnlaget for optisk koherensstomografi er dannelsen av et interferensmønster under bølgesuperposisjonen av referansebølger med reflekterte bølger. Den avgjørende faktoren er lysets koherenslengde. Koherenselengden representerer den maksimale reisetidsforskjellen på to lysstråler som fremdeles tillater dannelse av et stabilt interferensmønster når de er overlagret. I optisk koherensstomografi, brukes lys med kort koherenslengde ved hjelp av et interferometer for å bestemme avstandene til spredningsmaterialer. For dette formålet blir det område av kroppen som skal undersøkes skannet på en punktlignende måte i medisinen. Metoden tillater en god dybdeundersøkelse på grunn av den høye penetrasjonsdybden (1-3 mm) av strålingen som brukes i spredningsvevet. Samtidig er det også høy aksial oppløsning ved høy målehastighet. Optisk koherensstomografi representerer altså den optiske motstykket til sonografi.
Funksjon, effekt og mål
Metoden for optisk koherens tomografi er basert på interferometri med hvitt lys. Den bruker superposisjonen til referanselys med reflektert lys for å danne et interferensmønster. På denne måten kan dybdeprofilen til en prøve bestemmes. For medisin betyr dette undersøkelse av dypere vevssnitt som ikke kan nås med klassisk mikroskopi. To bølgelengdeområder er av spesiell interesse for målingene. Den ene er spektralområdet ved en bølgelengde på 800 nm. Dette spektrale området gir god oppløsning. På den annen side trenger lys med en bølgelengde på 1300 nm spesielt dypt inn i vevet og tillater en spesielt god dybdeanalyse. I dag brukes to viktigste OCT-applikasjonsmetoder: Time Domain OCT-systemer og Fourier Domain OCT-systemer. I begge systemene blir eksitasjonslyset delt i referanse- og prøvelys via et interferometer, noe som resulterer i interferens med den reflekterte strålingen. Lateral avbøyning av prøvebjelken over interesseområdet gir tverrsnittsbilder, som er smeltet sammen for å gi et samlet bilde. Time Domain OCT-systemet er basert på kort sammenhengende bredbåndslys, som bare produserer et interferenssignal når begge armlengdene til interferometeret stemmer overens. Dermed må referansespeilets posisjon krysses for å bestemme tilbakespredningsamplituden. På grunn av den mekaniske bevegelsen av speilet er tiden som kreves for avbildning for høy, så denne metoden er ikke egnet for rask avbildning. Den alternative metoden for Fourier Domain OCT fungerer på prinsippet om spektral nedbrytning av det forstyrrede lyset. Dette fanger opp hele dybdeinformasjonen samtidig og forbedrer signal / støy-forholdet betydelig. Lasere brukes som lyskilder, som skanner kroppsdelene som skal undersøkes trinn for trinn. Anvendelsesområdene for optisk koherensstomografi er primært innen medisin og her spesielt innen oftalmologi, kreft diagnostikk og hud undersøkelse. De forskjellige brytningsindeksene ved grensesnittene til de aktuelle vevsseksjonene bestemmes via interferensmønstrene til det reflekterte lyset med referanselyset og vises som et bilde. I oftalmologi undersøkes hovedsakelig øyets fundus. Konkurrerende teknikker, som konfokalmikroskop, kan ikke tilstrekkelig avbilde den lagdelte strukturen til netthinnen. Andre teknikker legger noen ganger for mye belastning på det menneskelige øye. Spesielt innen oftalmisk diagnostikk viser OCT seg derfor å være veldig fordelaktig, spesielt siden berøringsfri måling også eliminerer risikoen for infeksjon og psykologisk stresset. For øyeblikket åpner det seg nye perspektiver for OLT innen kardiovaskulær bildebehandling. Intravaskulær optisk koherensstomografi er basert på bruk av infrarødt lys. Her gir OCT informasjon om plaketter, disseksjoner, tromber eller til og med stent dimensjoner. Det brukes også til å karakterisere morfologiske endringer i blod fartøy. I tillegg til medisinske anvendelser er optisk koherensstomografi stadig mer erobrende bruksområder i materialprøving, for overvåking produksjonsprosesser eller i kvalitetskontroll.
Risiko, bivirkninger og farer
Sammenlignet med andre metoder har optisk koherensstomografi mange fordeler. Det er en ikke-invasiv og ikke-kontaktmetode. Dette gjør at den i stor grad kan unngå overføring av infeksjoner og forekomst av psykologisk stresset. Videre bruker ikke OCT ioniserende stråling. De elektromagnetisk stråling brukt tilsvarer i stor grad frekvensområdene som mennesker utsettes for på daglig basis. En stor fordel med OCT er også at dybdeoppløsningen ikke er avhengig av tverroppløsningen. Dette eliminerer behovet for tynne seksjoner som brukes i klassisk mikroskopi fordi teknikken er basert på ren optisk refleksjon. Dermed kan mikroskopiske bilder genereres i levende vev på grunn av den store inntrengningsdybden til den anvendte strålingen. Operasjonsprinsippet til metoden er veldig selektiv, slik at selv svært små signaler kan oppdages og tildeles en bestemt dybde. Av denne grunn er OCT også spesielt godt egnet for å undersøke lysfølsomt vev. Bruken av OLT er begrenset av den bølgelengdeavhengige penetrasjonsdybden til elektromagnetisk stråling og båndbreddeavhengig oppløsning. Imidlertid har bredbåndslasere blitt utviklet siden 1996, noe som har avansert dybdeoppløsningen ytterligere. Siden utviklingen av UHR-OCT (ultrahøyoppløselig OCT), har til og med subcellulære strukturer i menneskelige kreft celler kan avbildes. Siden OCT fremdeles er en veldig ung teknikk, er ikke alle mulighetene oppbrukt ennå. Imidlertid er optisk koherensstomografi attraktiv fordi den ikke utgjør noe Helse risiko, har veldig høy oppløsning og er veldig rask.
