Tomografi koherensi optik

Itu tomografi koherensi optik (OKT) sebagai metode pencitraan non-invasif terutama digunakan dalam pengobatan. Sifat refleksi dan hamburan yang berbeda dari kain yang berbeda membentuk dasar dari metode ini. Sebagai metode yang relatif baru, OCT saat ini memantapkan dirinya di lebih banyak bidang aplikasi.

Apa itu Optical Coherence Tomography?

Dasar fisik dari tomografi koherensi optik adalah penciptaan pola interferensi ketika gelombang referensi ditumpangkan pada gelombang yang dipantulkan. Faktor yang menentukan adalah panjang koherensi cahaya.

Panjang koherensi mewakili perbedaan maksimum dalam waktu transit antara dua berkas cahaya yang, ketika ditumpangkan, masih memungkinkan munculnya pola interferensi yang stabil. Tomografi koherensi optik menggunakan cahaya dengan panjang koherensi pendek dengan bantuan interferometer untuk menentukan jarak hamburan material.

Untuk tujuan ini, dalam pengobatan, area tubuh yang akan diperiksa dipindai pada beberapa titik. Metode ini memungkinkan penyelidikan kedalaman yang baik karena kedalaman penetrasi yang tinggi (1-3 mm) dari radiasi yang digunakan dalam jaringan hamburan. Pada saat yang sama, ada juga resolusi aksial tinggi pada kecepatan pengukuran tinggi. Tomografi koherensi optik dengan demikian mewakili mitra optik sonografi.

Fungsi, efek & tujuan

Metode tomografi koherensi optik didasarkan pada interferometri cahaya putih. Ini menggunakan superposisi cahaya referensi dengan cahaya yang dipantulkan untuk membentuk pola interferensi. Profil kedalaman sampel dapat ditentukan. Untuk pengobatan, ini berarti memeriksa bagian jaringan yang lebih dalam yang tidak dapat dijangkau dengan mikroskop konvensional. Dua rentang panjang gelombang sangat menarik untuk pengukuran.

Di satu sisi, ini adalah rentang spektral pada panjang gelombang 800 nm. Rentang spektrum ini memberikan resolusi yang baik. Di sisi lain, cahaya dengan panjang gelombang 1300 nm menembus jauh ke dalam jaringan dan memungkinkan analisis kedalaman yang sangat baik. Saat ini, dua metode aplikasi utama OCT digunakan, sistem OCT domain waktu dan sistem OCT domain Fourier. Dalam kedua sistem, cahaya eksitasi dibagi menjadi cahaya referensi dan sampel melalui interferometer, di mana terjadi interferensi dengan radiasi yang dipantulkan.

Dengan membelokkan berkas sampel secara lateral di atas area pemeriksaan, gambar penampang direkam, yang digabungkan untuk membentuk rekaman keseluruhan. Sistem Time Domain OCT didasarkan pada cahaya broadband yang koheren pendek, yang hanya menghasilkan sinyal interferensi jika kedua lengan interferometer cocok. Posisi cermin referensi harus dilalui untuk menentukan amplitudo hamburan balik. Karena gerakan mekanis cermin, waktu yang dibutuhkan untuk tampilan terlalu tinggi, sehingga metode ini tidak cocok untuk pencitraan cepat.

Metode alternatif Fourier Domain OCT bekerja berdasarkan prinsip dekomposisi spektral cahaya yang terganggu. Seluruh informasi kedalaman direkam pada waktu yang sama dan rasio signal-to-noise ditingkatkan secara signifikan. Laser berfungsi sebagai sumber cahaya, yang secara bertahap memindai bagian tubuh yang akan diperiksa. Bidang penerapan tomografi koherensi optik terutama dalam kedokteran dan di sini khususnya dalam oftalmologi, diagnostik kanker, dan pemeriksaan kulit. Indeks bias yang berbeda pada antarmuka bagian jaringan yang bersangkutan ditentukan melalui pola interferensi cahaya yang dipantulkan dengan cahaya referensi dan ditampilkan sebagai gambar.

Dalam oftalmologi, fundus terutama diperiksa. Teknik bersaing, seperti mikroskop confocal, tidak dapat mencitrakan struktur berlapis retina secara memadai. Dengan metode lain, mata manusia terkadang terlalu tertekan. Khususnya di bidang diagnostik mata, OCT telah terbukti sangat menguntungkan, terutama karena pengukuran tanpa kontak juga mengecualikan risiko infeksi dan stres psikologis. Perspektif baru saat ini terbuka untuk OCT di bidang pencitraan kardiovaskular.

Tomografi koherensi optik intravaskular didasarkan pada penggunaan cahaya inframerah. Di sini OCT memberikan informasi tentang dimensi plak, diseksi, trombus, atau bahkan stent. Ini juga digunakan untuk menandai perubahan morfologi pada pembuluh darah. Selain aplikasi medis, tomografi koherensi optik juga semakin menguasai area aplikasi dalam pengujian material, untuk memantau proses produksi atau dalam kontrol kualitas.

Resiko, efek samping & bahaya

Tomografi koherensi optik memiliki banyak keunggulan dibandingkan metode lain. Ini adalah prosedur non-invasif dan tanpa kontak. Hal ini memungkinkan penularan infeksi dan terjadinya stres psikologis sebagian besar dapat dihindari. Selain itu, tidak ada radiasi pengion yang digunakan dalam OCT.

Radiasi elektromagnetik yang digunakan sebagian besar sesuai dengan rentang frekuensi yang terpapar manusia setiap hari. Keuntungan besar lainnya dari OCT adalah resolusi kedalaman tidak bergantung pada resolusi transversal. Bagian tipis yang digunakan dalam mikroskop klasik tidak lagi diperlukan karena prosesnya hanya berdasarkan refleksi optik. Karena kedalaman penetrasi radiasi yang digunakan, gambar mikroskopis dapat dihasilkan di jaringan hidup.

Prinsip operasi metode ini sangat selektif, sehingga sinyal yang sangat kecil pun dapat dideteksi dan ditetapkan ke kedalaman tertentu. Inilah mengapa OCT sangat cocok untuk memeriksa jaringan yang peka cahaya. Pembatasan penggunaan OCT dihasilkan dari kedalaman penetrasi radiasi elektromagnetik yang bergantung pada panjang gelombang dan resolusi yang bergantung pada bandwidth. Namun, laser broadband telah dikembangkan sejak tahun 1996, yang memiliki resolusi kedalaman lebih lanjut.

Sejak pengembangan UHR-OCT (ultra-high resolution OCT), bahkan dimungkinkan untuk menampilkan struktur subselular dalam sel kanker manusia. Karena OCT masih merupakan prosedur yang sangat muda, tidak semua kemungkinan telah habis. Tomografi koherensi optik menarik karena tidak menimbulkan risiko kesehatan, memiliki resolusi yang sangat tinggi dan sangat cepat.