Optiline koherentsus tomograafia

optilise koherentsuse tomograafia (ÜMT), kuna mitteinvasiivset pildindusmeetodit kasutatakse peamiselt meditsiinis. Selle meetodi aluseks on erinevate kangaste erinevad peegeldus- ja hajumisomadused. Suhteliselt uue meetodina kehtestab ÜMT end üha rohkemates rakendusvaldkondades.

Mis on optilise sidususe tomograafia?

Optilise koherentsuse tomograafia füüsikaliseks aluseks on häiremustri loomine, kui võrdluslained asetsevad peegeldunud lainetele. Otsustav tegur on valguse koherentsuse pikkus.

Koherentsuspikkus tähistab kahe valguskiire maksimaalset erinevust transiidiajas, mis üksteise peale asetatuna võimaldab ikkagi stabiilse häiringumustri tekkimist. Optilise koherentsuse tomograafias kasutatakse hajuvate materjalide vahemaade määramiseks interferomeetri abil lühikese koherentsusega pikkust.

Selleks skaneeritakse meditsiinis uuritavat kehapiirkonda punktides. Meetod võimaldab hajutatavas koes kasutatava kiirguse suure läbitungimissügavuse (1-3 mm) tõttu head sügavusuuringut. Samal ajal on suure mõõtekiirusega ka kõrge telgjooneline eraldusvõime. Optiline koherentsus-tomograafia esindab seega sonograafia optilist vastandit.

Funktsioon, mõju ja eesmärgid

Optilise koherentsuse tomograafia meetod põhineb valge valguse interferomeetrial. Interferentsmustri moodustamiseks kasutab see võrdlusvalguse ja peegeldunud valguse superpositsiooni. Proovi sügavusprofiili saab kindlaks teha. Meditsiini puhul tähendab see sügavamate kudede lõikude uurimist, mida tavapärase mikroskoopiaga ei pääse. Mõõtmiste jaoks on eriti huvitavad kaks lainepikkuse vahemikku.

Ühest küljest on see spektraalvahemik lainepikkusel 800 nm.Spekter annab hea eraldusvõime. Teisest küljest tungib valgus lainepikkusega 1300 nm koesse eriti sügavale ja võimaldab eriti head sügavusanalüüsi. Tänapäeval kasutatakse ülemeremaade ja -territooriumide kahte peamist rakendusmeetodit: ajapiirkonna OCT-süsteemid ja Fourier-domeeni OCT-süsteemid. Mõlemas süsteemis jagatakse ergastustuli interferomeetri abil võrdlus- ja proovivalguseks, mille tagajärjel tekivad peegeldunud kiirguse häired.

Proovikiire külgsuunas suunates läbi uurimisala, registreeritakse läbilõiked, mis liidetakse üldiseks salvestuseks. Ajapiirkonna OCT-süsteem põhineb lühikoherentsel lairibavalgusel, mis tekitab häiringusignaali ainult siis, kui interferomeetri mõlemad õla pikkused vastavad. Tagasilöögi amplituudi määramiseks tuleb võrdluspeegli asukoht läbida. Peegli mehaanilise liikumise tõttu on kuvamiseks vajalik aeg liiga pikk, nii et see meetod ei sobi kiireks pildistamiseks.

Alternatiivne Fourier Domain OCT-meetod töötab segatud valguse spektraalse lagunemise põhimõttel. Kogu sügavusteave registreeritakse samal ajal ja signaali-müra suhe on märkimisväärselt paranenud. Laserid on valgusallikad, mis skaneerivad uuritavaid kehaosi järk-järgult. Optilise koherentsuse tomograafia rakendusalad on peamiselt meditsiinis ja siin eriti oftalmoloogias, vähidiagnostikas ja nahauuringutes. Erinevad murdumisnäitajad asjaomaste koelõikude liidestes määratakse peegeldunud valguse ja võrdlusvalgust segava mustri abil ja kuvatakse kujutisena.

Oftalmoloogias uuritakse peamiselt silmapõhja. Konkureerivad tehnikad, näiteks konfokaalne mikroskoop, ei suuda võrkkesta kihilist struktuuri piisavalt hästi pildistada. Muude meetodite kasutamisel on inimsilm mõnikord liiga stressis. Seetõttu on ÜMT osutunud eriti soodsaks silmadiagnostika valdkonnas, eriti kuna kontaktivaba mõõtmine välistab ka nakkusohu ja psühholoogilise stressi. ÜMT-le on kardiovaskulaarse kuvamise valdkonnas avanemas uued perspektiivid.

Intravaskulaarse optilise koherentsuse tomograafia põhineb infrapunavalguse kasutamisel. Siin pakub ÜMT teavet naastude, jaotuste, trombide või isegi stendi mõõtmete kohta. Seda kasutatakse ka veresoonte morfoloogiliste muutuste iseloomustamiseks. Lisaks meditsiinilistele rakendustele vallutab optiline koherentsus-tomograafia üha enam ka rakendusalasid materjalide testimisel, tootmisprotsesside jälgimisel või kvaliteedikontrollil.

Riskid, kõrvaltoimed ja ohud

Optilisel koherentsusel tomograafil on teiste meetoditega võrreldes palju eeliseid. See on mitteinvasiivne ja kontaktivaba protseduur. See võimaldab suuresti vältida nakkuste levikut ja psühholoogilise stressi teket. Lisaks ei kasutata ÜMTdes ioniseerivat kiirgust.

Kasutatav elektromagnetiline kiirgus vastab suures osas sagedusvahemikele, millega inimesed iga päev kokku puutuvad. Teine ÜMT suur eelis on see, et sügavuse eraldusvõime ei sõltu põiksuunalisest eraldusvõimest. Klassikalises mikroskoopias kasutatavad õhukesed lõigud pole enam vajalikud, kuna protsess põhineb puhtalt optilisel peegeldamisel. Kasutatava kiirguse tungimise sügavuse tõttu võib eluskoes tekitada mikroskoopilisi pilte.

Meetodi tööpõhimõte on väga selektiivne, nii et isegi väga väikeseid signaale on võimalik tuvastada ja teatud sügavusele määrata. Seetõttu on OCT eriti sobiv valgustundlike kudede uurimiseks. OCT kasutamise piirangud tulenevad elektromagnetilise kiirguse lainepikkusest sõltuvast läbitungimissügavusest ja ribalaiusest sõltuvast eraldusvõimest. Kuid alates 1996. aastast on välja töötatud lairibalaserid, millel on sügavusteraldusvõime veelgi arenenud.

Alates UHR-OCT (ülikõrge eraldusvõimega OCT) väljatöötamisest on inimese vähirakkudes olnud võimalik näidata isegi subtsellulaarseid struktuure. Kuna ÜMT on endiselt väga noor protseduur, pole kõik võimalused ammendatud. Optiline koherentsus-tomograafia on atraktiivne, kuna see ei kujuta endast ohtu tervisele, selle eraldusvõime on väga kõrge ja see on väga kiire.