تقنية التصوير OCT

التركيب والمبادئ الأساسية للتصوير المقطعي بالتماس البصري.

التصوير المقطعي للتماسك البصرييعتمد على مبدأ مقياس التداخل ، ويستخدم ضوءًا متماسكًا ضعيفًا بالقرب من الأشعة تحت الحمراء لإشعاع الأنسجة المراد اختبارها ، ويولد تداخلاً يعتمد على تماسك الضوء. يستخدم تقنية الكشف عن المتغاير الفائق لقياس شدة الضوء المنعكس لتصوير الأنسجة السطحية. . يتكون نظام OCT من مصدر ضوء منخفض التماسك ، ومقياس تداخل من الألياف الضوئية Michelson ، ونظام الكشف الكهروضوئي.

جوهر OCT هو مقياس التداخل الليفي Michelson. يقترن الضوء المنبعث من مصدر الضوء منخفض التماسك Superluminescence Diode (SLD) في الألياف أحادية الوضع ، وينقسم إلى مسارين بواسطة قارنة الألياف 2 × 2. تتمثل إحدى الطرق في الضوء المرجعي الذي يتم موازاة العدسة وإعادته من مرآة المستوى. ؛ والآخر هو شعاع أخذ العينات الذي تركزه العدسة على العينة قيد الاختبار.

يتم دمج الضوء المرجعي الذي يتم إرجاعه بواسطة العاكس والضوء المرتجع للعينة قيد الاختبار على الكاشف. عندما يكون اختلاف المسار البصري بين الاثنين ضمن طول تماسك مصدر الضوء ، يحدث التداخل. تعكس إشارة خرج الكاشف التشتت الخلفي للوسط. نحو كثافة التشتت.

امسح المرآة وسجل موقعها المكاني ، بحيث يتداخل الضوء المرجعي مع الضوء المرتجع من أعماق مختلفة في الوسط. وفقًا لموضع المرآة وشدة إشارة التداخل المقابلة ، يتم الحصول على بيانات قياس أعماق مختلفة (اتجاه z) للعينة. ثم يتم دمجها مع مسح حزمة العينات في المستوى x-y ، تتم معالجة النتيجة بواسطة الكمبيوتر للحصول على معلومات الهيكل ثلاثي الأبعاد للعينة.

تطوير تقنية التصوير OCT

مع التطبيق الواسع النطاق للموجات فوق الصوتية في مجال طب العيون ، يأمل الناس في تطوير طريقة كشف عالية الدقة. يلبي ظهور الميكروسكوب الحيوي بالموجات فوق الصوتية (UBM) هذا المطلب إلى حد معين. يمكنه إجراء تصوير عالي الدقة للجزء الأمامي باستخدام موجات صوتية عالية التردد. ومع ذلك ، نظرًا للتوهين السريع للموجات الصوتية عالية التردد في الأنسجة البيولوجية ، فإن عمق الكشف عنها محدود إلى حد معين. إذا تم استخدام الموجات الضوئية بدلاً من الموجات الصوتية ، فهل يمكن تعويض العيوب؟

في عام 1987 ، تاكادا وآخرون. طورت طريقة قياس التداخل البصري المنخفض التماسك ، والتي تم تطويرها لتصبح طريقة للقياس البصري عالي الدقة بدعم من الألياف البصرية والمكونات الإلكترونية الضوئية ؛ يونغكويست وآخرون. طور مقياس انعكاس بصري مترابط مصدر ضوءه هو الصمام الثنائي الباعث للضوء الفائق المرتبط مباشرة بالألياف الضوئية. يوجد أحد أذرع الجهاز الذي يحتوي على مرآة مرجعية بالداخل ، بينما يتم توصيل الألياف الضوئية في الذراع الأخرى بجهاز يشبه الكاميرا. لقد وضعت هذه الأساس النظري والفني لظهور OCT.

في عام 1991 ، استخدم ديفيد هوانغ ، العالم الصيني في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، OCT المطور لقياس عزل الشبكية والشرايين التاجية. نظرًا لأن OCT تتمتع بدقة عالية غير مسبوقة ، على غرار الخزعة الضوئية ، فقد تم تطويرها بسرعة لقياس وتصوير الأنسجة البيولوجية.

نظرًا للخصائص البصرية للعين ، فإن تقنية OCT تتطور بشكل أسرع في التطبيقات السريرية لطب العيون. قبل عام 1995 ، استخدم العلماء مثل هوانغ OCT لقياس وتصوير الأنسجة مثل الشبكية والقرنية والحجرة الأمامية وقزحية العين البشرية في المختبر وفي الجسم الحي ، مما أدى إلى تحسين تقنية OCT بشكل مستمر. بعد عدة سنوات من التحسين ، تم تحسين وتطوير نظام OCT بشكل أكبر إلى أداة كشف عملية سريريًا ، وتحويلها إلى أداة تجارية ، وأكدت أخيرًا تفوقها في تصوير قاع العين والشبكية. تم استخدام OCT رسميًا في عيادات طب العيون في عام 1995.

في عام 1997 ، تم استخدام OCT تدريجياً في الأمراض الجلدية والجهاز الهضمي والجهاز البولي وفحوصات القلب والأوعية الدموية. المريء والجهاز الهضمي والجهاز البولي OCT و OCT للقلب والأوعية الدموية كلها فحوصات جراحية ، تشبه المناظير الداخلية والقسطرة ، ولكن بدقة أعلى ويمكنها مراقبة البنية التحتية. Skin OCT هو فحص جهة الاتصال ، ويمكن أيضًا ملاحظة البنية التحتية الدقيقة.

OCT الأولي المستخدم في الممارسة السريرية هو OCT1 ، والذي يتكون من وحدة تحكم ووحدة تحكم كهربائية. تشتمل وحدة التحكم على كمبيوتر OCT وشاشة OCT ولوحة تحكم وشاشة مراقبة ؛ تشتمل محطة الطاقة على نظام مراقبة قاع ونظام تحكم في ضوء التداخل. نظرًا لأن وحدة التحكم ومنصة الطاقة عبارة عن جهازين مستقلين نسبيًا ، ويتم توصيل الاثنين بواسطة أسلاك ، فإن الجهاز يحتوي على حجم أكبر ومساحة أكبر.

ينقسم برنامج تحليل OCT1 إلى معالجة الصور وقياس الصورة. تشمل معالجة الصور توحيد الصورة ، ومعايرة الصورة ، ومعايرة الصورة وتوحيدها ، وتجانس الصورة Gaussian ، وتجانس متوسط ​​الصورة ؛ إجراءات قياس الصورة أقل ، فقط قياس سمك الشبكية وقياس سمك طبقة الألياف العصبية الشبكية. ومع ذلك ، نظرًا لأن OCT1 لديه عدد أقل من إجراءات المسح وإجراءات التحليل ، فقد تم استبداله بسرعة بـ OCT2.

يتكون OCT2 من خلال ترقية البرنامج على أساس OCT1. هناك أيضًا بعض الأدوات التي تجمع بين وحدة التحكم وطاولة الطاقة في جهاز واحد لتشكيل أداة OCT2. تقلل هذه الأداة من شاشة مراقبة الصورة وتراقب صورة OCT وتراقب موضع المسح الضوئي للمريض على نفس شاشة الكمبيوتر ، لكن العملية هي نفسها OCT1 مماثلة ، يتم تشغيلها يدويًا على لوحة التحكم.

شكل ظهور OCT3 في عام 2002 مرحلة جديدة من تقنية OCT. بالإضافة إلى واجهة التشغيل الأكثر سهولة في الاستخدام لـ OCT3 ، يمكن إجراء جميع العمليات على الكمبيوتر باستخدام الماوس ، وأصبحت برامج المسح والتحليل مثالية أكثر فأكثر. والأهم من ذلك ، أن دقة OCT3 أعلى ، ودقتها المحورية هي â10 ميكرومتر ، ودقتها الجانبية 20 ميكرومتر. زاد عدد العينات المحورية التي تم الحصول عليها بواسطة OCT3 من 128 إلى 768 في الفحص الأصلي 1 A. لذلك ، ازداد تكامل OCT3 من 131072 إلى 786432 ، وأصبح الهيكل الهرمي للصورة المقطعية للأنسجة الممسوحة ضوئيًا أكثر وضوحًا.