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).

поделиться в социальных сетях

​​​​​​

 
Последние статьи
Агрофотоника

Повышение уровня потребления продуктов питания является прямым следствием неуклонного роста населения нашей планеты. Уже не одно столетие остается актуальной задача создания условий для выращивания растений вне зависимости от сезона; возрастают масштабы тепличного хозяйства, ведется разработка новых решений и методов, стимулирующих онтогенез растений...

Использование компактных спектрометров в исследованиях процессов сгорания

Будем честны, интереснее всего в химии наблюдать яркие вспышки и реакции горения. Популярный опыт в общей химии – реакция между алюминием и оксидом железа (III) – одна из таких впечатляющих иллюстраций.

Терагерцовые наборы

Если вы знакомы с принципами работы терагерцовых спектрометров реального времени и являетесь обладателем фемтосекундного лазера, терагерцовый набор может оказать большую пользу в ваших исследованиях.

Брэгговские зеркала
Тонкие брэгговские зеркала представляют собой структуру, состоящую из чередующейся последовательности оптических материалов с разным показателем преломления
Фотодиоды и фотопроводники

Фотодиод работает подобно обыкновенному сигнальному диоду. Отличие заключается в том, что фотодиод генерирует фототок, когда свет поглощается в области переходного слоя полупроводника. Это устройство обладает высокой квантовой эффективностью, а потому находит применение в решении многих задач.

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, пр. Большой Сампсониевский, д. 60У, офис 31