Koherencyjna tomografia optyczna: Różnice pomiędzy wersjami

m
drobne redakcyjne
m (drobne merytoryczne, drobne redakcyjne)
m (drobne redakcyjne)
[[Ultrasonografia]], [[obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego|badanie rezonansem magnetycznym]], [[mikroskopia konfokalna]] i OCT są różnie przystosowane do morfologicznego obrazowania tkanek: pierwsze dwie techniki mogą odwzorowywać całe ciało, ale w niskiej rozdzielczości obrazu (zwykle części milimetrowe), trzecia daje obrazy o rozdzielczości dużo mniejszej niż 1 mikrometr, do 100 mikrometrów w głąb, czwarta bada już do głębokości 500 mikrometrów, lecz w niższej rozdzielczości (od 10 do 20 mikrometrów)<ref name="Drexler-2001">{{Cytuj pismo |nazwisko = Drexler |imię = W. |nazwisko2 = Morgner |imię2 = U. |nazwisko3 = Ghanta |imię3 = R.K. |nazwisko4 = Kärtner |imię4 = F.X. |nazwisko5 = Schuman |imię5 = J.S. |tytuł = Ultrahigh-resolution ophthalmic optical coherence tomography |url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1950821/ |czasopismo = Nat Med |wolumin = 7 |numer = 4 |strony = 502–507 |miesiąc = Apr |rok = 2001 |doi = 10.1038/86589 |pmid = 11283681}}</ref><ref name="Kaufman-2004">{{Cytuj pismo |nazwisko = Kaufman |imię = S.C. |nazwisko2 = Musch |imię2 = D.C. |nazwisko3 = Belin |imię3 = M.W. |nazwisko4 = Cohen |imię4 = E.J. |nazwisko5 = Meisler |imię5 = D.M. |tytuł = Confocal microscopy: a report by the American Academy of Ophthalmology |url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Confocal+microscopy%3A+a+report+by+the+American+Academy+of+Ophthalmology |czasopismo = Ophthalmology |wolumin = 111 |numer = 2 |strony = 396–406 |miesiąc = Feb |rok = 2004 |doi = 10.1016/j.ophtha.2003.12.002 |pmid = 15019397}}</ref><ref>M. Born and E. Wolf (2000). ''Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light''. Cambridge University Press. {{ISBN|0-521-78449-2}}.</ref>.
 
OCT opiera się na [[Interferometria|interferometrii niskokoherentnej]]<ref name="Fercher-1988" /><ref name="Riederer-">{{Cytuj pismo |nazwisko = Riederer |imię = S.J. |tytuł = Current technical development of magnetic resonance imaging |url = http://ieeexplore.ieee.org/xpl/abstractAuthors.jsp?tp=&arnumber=870229&url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org%2Fxpls%2Fabs_all.jsp%3Farnumber%3D870229 |czasopismo = IEEE Eng Med Biol Mag |wolumin = 19 |numer = 5 |strony = 34–41 |rok = |pmid = 11016028}}</ref>. W konwencjonalnej interferometrii o długiej koherencji (laserowej), interferencja światła występuje na odległościdystansie metrów. W OCT, interferencja ta jest skrócona do odległości rzędu mikrometrów dzięki użyciu szerokopasmowych źródeł światła (źródeł, które mogą emitować światło w szerokim zakresie częstotliwości). Światło o szerokich pasmach może być generowane przez użycie [[Dioda superluminescencyjna|diod superluminescencyjnych]] lub laserów o bardzo krótkich impulsach. Białe światło także może być źródłem szerokopasmowym o niższej mocy.
 
Światło w układach OCT jest rozłamywane na dwie wiązki: wiązkę próbki (zawierającą część pochodzącą od przedmiotu badanego) oraz wiązkę referencyjną (zwykle od lustra). Połączenie światła odbitego od próbki oraz światła odniesienia od części referencyjnej tworzy obraz interferencji, ale tylko jeśli światło z obu wiązek przebyło tę samą drogę optyczną (to znaczy, że ich różnica była mniejsza niż długość koherencji). Poprzez skanowanie lustra w wiązce referencyjnej można otrzymać charakterystykę odbijania światła przez próbkę. Części próbki odbijające dużo światła będą interferować bardziej niż te odbijające go mniej. Światło znajdujące się poza długością koherencji nie będzie interferować. Ta charakterystyka odbijania, tak zwany skan A, zawiera informacje o przestrzennych wymiarach i położeniu struktur obiektu badanego. Tomogram przekrojowy (skan B) można uzyskać przez połączenie szeregu skanów A.
* brak konieczności wcześniejszego przygotowania próbek
* brak niebezpiecznego promieniowania.
OCT pozwala na uzyskanie wysokiej rozdzielczości obrazu, ponieważgdyż opiera się na działaniu fal świetlnych, a nie [[Fale radiowe|radiowych]] czy [[Fale akustyczne|dźwiękowych]] o dużo mniejszych częstotliwościach. Wiązka optyczna kierowana jest na tkankę, a mała jej część, która odbija się od elementów pod powierzchnią, jest na powrót rejestrowana. Niemniej większość światła nie odbija się, lecz jest rozpraszana pod dużymi kątami. W konwencjonalnych metodach obrazowania to szeroko rozpraszane światło zaciemnia obraz, jednak OCT wykorzystuje interferometrię, aby zarejestrować długość drogi przebytej przez [[foton]]y i odrzucić większość tych, które uległy już rozproszeniu kilka razy przed dotarciem do odbiornika. Dzięki temu OCT pozwala utworzyć szczegółowe trójwymiarowe obrazy nawet grubych próbek poprzez odrzucenie sygnału tła, który zaburzałby odbiór światła odbitego bezpośrednio od powierzchni próbki.
 
Pośród nieinwazyjnych metod trójwymiarowego obrazowania OCT wykazuje podobieństwo do obrazowania ultradźwiękowego, które także korzysta ze zjawiska echa. Inne metody obrazowania używane w diagnostyce medycznej (np. rezonans magnetyczny) nie opierają się na [[echolokacja|echolokacji]].
 
Technika ta ogranicza się do obrazowania jedynie 1–2 mm w głąb pod powierzchnią tkanki biologicznej, ponieważ głębiej światło ulega większemu rozproszeniu i ilość światła odbitego bez rozproszenia jest zbyt mała, by mogła zostać zarejestrowana.
gdzie <math>\nu_0</math> jest środkową częstotliwością optyczną źródła, <math>v_s</math> jest prędkością skanowania zmian długości przebytej drogi, a <math>c</math> jest prędkością światła.
 
Osiowe orazi boczne rozdzielczości OCT nie są zez sobą sprzężone; pierwsza odpowiada długości koherencji źródła światła, natomiast druga jest funkcją optyki. Osiowa rozdzielczość OCT może być określona wzorem:
[[Plik:Principle-TD-FD OCT.svg|thumb|519x519px|Zapis interferencji w TD- oraz FD-OCT]]
wzorem:
 
<math>{l_c} =\frac {2 \ln 2} {\pi} \cdot \frac {\lambda_0^2} {\Delta\lambda}
\approx 0.44 \cdot \frac {\lambda_0^2} {\Delta\lambda} \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad (4)</math>
 
[[Plik:Principle-TD-FD OCT.svg|thumb|519x519px450px|Zapis interferencji w TD-OCT oraz FD-OCT]]
 
=== Domena częstotliwości (FD-OCT) ===