OCTイメージング技術

光コヒーレンストモグラフィーの構造と基本原理。

光コヒーレンストモグラフィーは干渉計の原理に基づいており、近赤外の弱いコヒーレント光を使用してテスト対象の組織を照射し、光のコヒーレンスに基づいて干渉を生成します。スーパーヘテロダイン検出技術を使用して、表面組織イメージング用の反射光の強度を測定します。 。 OCTシステムは、低コヒーレンス光源、光ファイバマイケルソン干渉計、および光電検出システムで構成されています。

OCTの中核は、ファイバーマイケルソン干渉計です。低コヒーレンス光源のスーパールミネッセントダイオード（SLD）によって放出された光は、シングルモードファイバーに結合され、2×2ファイバーカプラーによって2つのパスに分割されます。 1つの方法は、レンズによってコリメートされ、平面鏡から戻される参照光です。 ;もう1つは、レンズによってテスト対象のサンプルに焦点を合わせたサンプリングビームです。

リフレクターから返された参照光と、テスト中のサンプルの後方散乱光が検出器に合流します。両者の光路差が光源のコヒーレンス長の範囲内にある場合、干渉が発生します。検出器の出力信号は、媒体の後方散乱を反映します。散乱強度に向けて。

ミラーをスキャンしてその空間位置を記録し、参照光が媒体のさまざまな深さからの後方散乱光と干渉するようにします。ミラーの位置と対応する干渉信号の強度に応じて、サンプルのさまざまな深さ（z方向）の測定データが取得されます。次に、x-y平面でのサンプリングビームのスキャンと組み合わせて、結果がコンピューターによって処理され、サンプルの3次元構造情報が取得されます。

OCTイメージング技術の開発

眼科の分野での超音波の広範な適用により、人々はより高解像度の検出方法を開発することを望んでいます。超音波生体顕微鏡（UBM）の出現は、この要件をある程度満たしています。高周波音波を利用して前眼部の高解像度イメージングを行うことができます。しかし、生体組織内の高周波音波は急速に減衰するため、その検出深度はある程度制限されます。音波の代わりに光波を使用する場合、欠陥を補うことができますか？

1987年、高田ら。光低コヒーレンス干渉法を開発しました。これは、光ファイバーとオプトエレクトロニクスコンポーネントをサポートする高分解能光学測定法に発展しました。 Youngquist etal。光ファイバに直接結合された超発光ダイオードを光源とする光コヒーレント反射率計を開発。基準ミラーを含む機器の一方のアームは内部にあり、もう一方のアームの光ファイバーはカメラのようなデバイスに接続されています。これらは、OCTの出現の理論的および技術的基礎を築きました。

1991年、MITの中国人科学者であるDavid Huangは、開発されたOCTを使用して、孤立した網膜と冠状動脈を測定しました。 OCTは、光学生検と同様に前例のない高解像度を備えているため、生体組織の測定とイメージングのために急速に開発されました。

眼の光学的特性により、OCT技術は眼科の臨床応用において最も急速に発展しています。 1995年以前は、Huangなどの科学者はOCTを使用して、網膜、角膜、前房、invitroおよびinvivoの人間の目の虹彩などの組織を測定および画像化し、OCT技術を継続的に改善していました。数年の改良の後、OCTシステムはさらに改良され、臨床的に実用的な検出ツールに発展し、商用機器になり、最終的に眼底および網膜イメージングにおけるその優位性が確認されました。 OCTは、1995年に眼科クリニックで正式に使用されました。

1997年、OCTは皮膚科、消化器系、泌尿器系、心臓血管の検査で徐々に使用されました。食道、胃腸、泌尿器系OCT、および心臓血管OCTはすべて、内視鏡やカテーテルと同様の侵襲的検査ですが、解像度が高く、超微細構造を観察できます。皮膚OCTは接触検査であり、超微細構造も観察できます。

臨床現場で使用される最初のOCTはOCT1であり、コンソールと電源コンソールで構成されています。コンソールには、OCTコンピュータ、OCTモニター、コントロールパネル、および監視画面が含まれます。発電所には、眼底観測システムと干渉光制御システムが含まれています。コンソールと電源プラットフォームは比較的独立したデバイスであり、2つはワイヤーで接続されているため、機器のボリュームとスペースは大きくなります。

OCT1の分析プログラムは、画像処理と画像測定に分けられます。画像処理には、画像の標準化、画像のキャリブレーション、画像のキャリブレーションと標準化、画像のガウス平滑化、画像の中央値の平滑化が含まれます。画像測定手順は少なく、網膜の厚さの測定と網膜神経線維層の厚さの測定のみです。ただし、OCT1はスキャン手順と分析手順が少ないため、すぐにOCT2に置き換えられました。

OCT2は、OCT1に基づくソフトウェアアップグレードによって形成されます。コンソールと電源テーブルを1つに組み合わせてOCT2機器を形成する機器もいくつかあります。この装置は、画像モニターを縮小し、OCT画像を観察し、同じコンピューター画面で患者のスキャン位置を監視しますが、操作はOCT1と同じです。同様に、コントロールパネルで手動で操作します。

2002年のOCT3の登場は、OCT技術の新しい段階を示しました。 OCT3のよりユーザーフレンドリーな操作インターフェースに加えて、すべての操作はマウスを使用してコンピューター上で実行でき、そのスキャンおよび分析プログラムはますます完璧になっています。さらに重要なことに、OCT3の解像度は高く、軸方向の解像度は10μm、横方向の解像度は20μmです。 OCT3によって取得されたアキシャルサンプルの数は、元の1Aスキャンで128から768に増加しました。したがって、OCT3の積分は131072から786432に増加し、スキャンされた組織断面画像の階層構造がより明確になります。