Главная / Библиотека / Оптическая когерентная томография

Оптическая когерентная томография

Оптическая когерентная томография

Оптическая когерентная томография (ОКТ) – неинвазивный метод визуализации в режиме реального времени, позволяющий получать одномерные, двумерные и объемные изображения образцов. Разрешение изображений зачастую не превышает микрона, а глубина составляет миллиметры.

Сканы содержат структурную информацию образца. Томографические изображения получают с помощью измерения интенсивности отраженного или рассеянного от материала света. Для увеличения контраста используются материалы со свойствами двулучепреломления (поляризаторы). Визуализация может происходить в реальном времени, благодаря чему путем совмещения систем ОКТ с другими технологиями можно осуществлять, к примеру, функциональную диагностику кровотока.

В данный момент разработано множество систем визуализации, основанных на технологии ОКТ. Существуют компактные приборы, модульные системы обработки изображений, с помощью которых можно решать множество различных задач.

Примеры изображений из разных областей применения ОКТ

bez_imenfvfvi-4.png

ОКТ – это оптический аналог ультразвука. Высокое разрешение изображений достигается при малых глубинах сканирования (см. рисунок 1), таким образом, оптическая когерентная томография заполняет нишу между ультразвуком и конфокальной микроскопией.

figgggg 1

 Рисунок 1. Разрешение и глубина сканирования в различных методах – атомно-силовая микроскопия, флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения, конфокальная лазерная микроскопия, оптическая гистология, ОКТ, ультразвук, МРТ, позитронно-эмиссионная томография

figgggg 2

Рисунок 2. Спектральная ОКТ и ОКТ с перестраиваемым источником света. Broadband Light Source – широкополосный источник света, Grating - решетка, Sample (and) reference arm – измерительное (и) опорное плечо, Swept light source – перестраиваемый источник света, Balanced detector – балансный детектор

К преимуществам OКT относят и то, что эти методы хорошо подходят для визуализации биологических образцов – структуры ткани, микроорганизмов. Последним техническим достижением в области ОКT стало создание нового класса технологий под названием ОКТ Фурье области (FD-OCT). Эта технология позволяет регистрировать изображения со скоростью более 700 000 снимков в секунду1.

Оптическая когерентная томография Фурье области основана на низкокогерентной интерферометрии, где когерентные свойства света используются для измерения оптических толщин в образце. В ОКТ же для получения изображений поперечных сечений с разрешением около микрона интерферометр настроен на измерение разности длин плеч.

Существует два типа систем оптической когерентной томографии Фурье области с разными источниками света и схемами обнаружения: спектральная оптическая когерентная томография (SD-OCT), и системы ОКТ, использующие перестраиваемый источник света (SS-OCT). Основной принцип – деление излучения - в этих системах сохраняется (см. рисунок 2), но в во втором случае используется когерентный и узкополосный источник, а в спектральной ОКТ излучение широкополосное и низкокогерентное. Из-за разницы показателей преломления свет внутри образца рассеивается и отражается, а затем по оптоволоконному кабелю сочетается со светом, прошедшим фиксированное расстояние вдоль опорного плеча. Полученная интерферограмма обрабатывается компьютерными методами.

Частота кадров интерферограммы, регистрируемой сенсором, связана с положением точек отражения в образце. В результате профиль поперечного сечения (A-скан) получается путем преобразования Фурье, применяемого к интерферограмме. В-скан поперечного сечения предоставляет детальное изображение контролируемого объекта сверху, вдоль оси сканирования. Для двумерного представления данных также пользуются наборами А-сканов.

Аналогичным образом регистрируются серии 2D-изображений, с помощью которых строятся объемные изображения образцов. С помощью технологии когерентной томографии Фурье области двумерные образы регистрируются за миллисекунды, из которых затем получают трехмерные изображения.

Сравнение спектральной ОКТ и ОКТ с перестраиваемым источником света

Спектральная ОКТ и ОКТ с перестраиваемым источником света основаны на одном и том же принципе, однако все же между ними существуют некоторые различия в интерферограммах, полученных тем и другим способом. Спектральная система не имеет движущихся частей, таким образом обеспечивается механическая стабильность и низкий уровень шума. Множество существующих ныне моделей линейных камер также повлияло на развитие спектральной ОКТ – разработаны системы с различной скоростью регистрации и чувствительностью.

В системах спектральной томографии используется источник света настраиваемой частоты и фотоприемник для быстрого создания интерферограммы того же типа. Из-за быстрой развертки перестраиваемого источника (лазера) можно использовать пиковые мощности на каждой отдельной длине волны для подсветки образца, чтобы получить качественное изображения без оптических повреждений оборудования.

 

1743_FourierDomainSignals

Рисунок 3. Свет; сигналы в Фурье области --> применение преобразования Фурье; Профиль глубины

Обработка сигнала в ОКТ Фурье области

В системах ОКТ Фурье области интерферограмма регистрируется как функция оптической частоты. Длина оптического пути в опорном плече фиксирована, и свет, отраженный от разных глубин образца, составляет интерференционную картину с разной частотой. Преобразование Фурье используется для получения данных о глубинах отражения, создавая таким образом профиль глубины образца (A-скан).

 

© Thorlabs Inc.

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции Thorlabs на территории РФ

Последние статьи
Терагерцовые спектрометры и спектральные комплексы Rainbow Photonics

TeraSys - ULTRA для терагерцовой спектроскопии и имиджинга.  TeraSys12 для генерации широкополосного терагерцового излучения (до 12 ТГц) путем электрооптического выпрямления импульсов. TeraSys - AiO для генерации импульсов шириной 20 ТГц. TeraIMAGE для передачи и терагерцового имиджинга...

Avantes для спектроскопии в ИК, УФ и видимом диапазоне

Постоянная линейка AvaSpec - это полноценные измерительные системы нового поколения. Каждый спектрометр может использоваться как спектрофотометр, спектрофлуориметр, фотоколориметр, радиометр, фотометр, денситометр, рефлектометр, флуориметр, нефелометр, люминометр, спектрорадиометр и оксиметр. В обзоре - самые популярные и функциональные модели Avantes.

CO2 и эксимерные лазеры

В статье описаны преимущества и недостатки CO2 и эксимерного лазеров, дана краткая сравнительная характеристика.

Лазерная обработка излучением с длиной волны 2 мкм

Лазерные источники стали неотъемлемой частью обработки материалов и поверхностей в промышленных приложениях. Мощное, когерентное и узкополосное излучение лазерного источника позволяет достичь невероятной точности при обработке любых поверхностей – от прочнейших металлов до тонкого пластика...

Оптика: теоретические основы

Оптика – это раздел физики, в котором изучается природа световой волны. Среди множества задач, решением которых занимается современная наука, есть как хорошо известные, так и редко упоминаемые темы: от привычных законов преломления и отражения света до анализа взаимодействия между несколькими отражающими покрытиями...

Преобразование пучка для голографических приложений

Голография – одна из иллюстраций явления интерферометрии. Как интерферометрические, как и голографические методы имеют собственную специфику, и однородность пучков – важнейшее условие получения качественной визуализации...

У Вас особенный запрос?
У Вас особенный запрос?
Весьма часто наши заказчики лучше нас знают, какое оборудование им нужно. В этом случае мы берём на себя общение с производителем, доставку и таможенную очистку, а также все вопросы гарантийного периода. Пожалуйста, заполните эту форму, и мы свяжемся с Вами, чтобы помочь решить любую Вашу задачу. Или позвоните нам по телефону +7(495)199-0-199
Форма заявки
Ваше имя: *
Ваше имя
Ваш e-mail: *
Ваш телефон: *
Ваш телефон
Наши
контакты
г. Москва, ул. Бутлерова, д. 17Б, офис 502

г. Санкт-Петербург, Коломяжский проспект, 33 корпус 2