光干渉断層計

の 光干渉断層計 (10月）非侵襲的なイメージング方法として主に医学で使用されます。異なるファブリックの異なる反射および散乱特性は、この方法の基礎を形成します。比較的新しい方法として、OCTは現在、ますます多くの応用分野でその地位を確立しています。

光干渉断層計とは何ですか？

光コヒーレンストモグラフィーの物理的基礎は、参照波が反射波に重ね合わされたときの干渉パターンの作成です。決定的な要素は、光のコヒーレンス長です。

コヒーレンス長は、2つの光ビーム間の通過時間の最大差を表し、重ね合わせても、安定した干渉パターンが発生します。光干渉断層計は、干渉計を利用して短いコヒーレンス長の光を使用して、散乱物質の距離を決定します。

この目的のために、医学では、検査される身体の領域がポイントでスキャンされます。この方法では、散乱組織に使用される放射線の高い侵入深さ（1〜3 mm）により、適切な深さ調査が可能になります。同時に、高い測定速度でも高い軸方向分解能があります。したがって、光コヒーレンストモグラフィーはソノグラフィーの光学的対応物を表す。

機能、効果、目標

光干渉断層法は、白色光干渉法に基づいています。参照光と反射光の重ね合わせを使用して干渉パターンを形成します。サンプルの深さプロファイルを決定できます。医学の場合、これは、従来の顕微鏡では到達できない、より深い組織切片を検査することを意味します。 2つの波長範囲は、測定にとって特に興味深いものです。

一方、これは波長800 nmでのスペクトル範囲であり、このスペクトル範囲は良好な解像度を提供します。一方、1300 nmの波長の光は、特に組織の奥深くまで浸透し、特に優れた深度分析を可能にします。今日、OCTの2つの主な適用方法であるタイムドメインOCTシステムとフーリエドメインOCTシステムが使用されています。どちらのシステムでも、干渉計を介して励起光が参照光とサンプル光に分割されるため、反射した放射に干渉が発生します。

検査領域上でサンプルビームを横方向に偏向することにより、断面画像が記録され、それらが統合されて全体的な記録が形成されます。 Time Domain OCTシステムは、干渉計の両方のアーム長が一致する場合にのみ干渉信号を生成する、短干渉性の広帯域光に基づいています。後方散乱の振幅を決定するには、参照ミラーの位置を通過させる必要があります。ミラーの機械的な動きのため、ディスプレイに必要な時間が長すぎるため、この方法は高速イメージングには適していません。

代替のフーリエドメインOCT法は、干渉光のスペクトル分解の原理に基づいて機能します。深度情報全体が同時に記録され、信号対雑音比が大幅に向上します。レーザーは光源として機能し、検査対象の体の部分を徐々にスキャンします。光コヒーレンストモグラフィーの応用分野は主に医学であり、特に眼科、癌診断、皮膚検査などです。関係する組織切片の界面での異なる屈折率は、反射光と参照光の干渉パターンを介して決定され、画像として表示されます。

眼科では主に眼底が検査されます。共焦点顕微鏡などの競合技術では、網膜の層状構造を適切にイメージングできません。他の手順では、人間の目がストレスを感じることがあります。特に眼の診断の分野では、特に非接触測定でも感染や心理的ストレスのリスクが排除されるため、OCTは非常に有利であることが証明されています。心血管イメージングの分野では、現在、OCTに新しい展望が開かれています。

血管内光干渉断層計は、赤外光の使用に基づいています。ここでOCTは、プラーク、解剖、血栓、さらにはステントの寸法についての情報を提供します。また、血管の形態変化を特徴付けるためにも使用されます。医療アプリケーションに加えて、光干渉断層計は、材料試験、製造プロセスの監視、または品質管理のアプリケーション領域をますます征服しています。

リスク、副作用、危険

光干渉断層計は他の方法よりも多くの利点があります。これは非侵襲的で非接触の手順です。これにより、感染の伝染と心理的ストレスの発生を大幅に回避できます。さらに、OCTでは電離放射線は使用されません。

使用される電磁放射は、人間が日常的にさらされる周波数範囲にほぼ対応しています。 OCTのもう1つの大きな利点は、深度解像度が横解像度に依存しないことです。プロセスは純粋に光学的反射に基づいているため、従来の顕微鏡で使用されていた薄いセクションは不要になりました。使用される放射線の浸透深さが大きいため、生体組織で顕微鏡画像を生成できます。

この方法の動作原理は非常に選択的であるため、非常に小さな信号でも検出して特定の深度に割り当てることができます。 OCTが光に敏感な組織の検査に特に適しているのはこのためです。 OCTの使用に関する制限は、電磁放射の波長に依存する侵入深度と帯域幅に依存する解像度に起因します。ただし、ブロードバンドレーザーは1996年以来開発されており、さらに高度な深度分解能を備えています。

UHR-OCT（超高解像度OCT）の開発以来、ヒトのがん細胞の細胞内構造を表示することも可能になりました。 OCTはまだ非常に若い手順であるため、すべての可能性が尽きているわけではありません。光コヒーレンストモグラフィーは、健康リスクをもたらさず、非常に高い解像度を持ち、非常に高速であるため、魅力的です。