Przestrzenny OCT: sprzeczny z intuicją schemat zapewnia obrazowanie o wysokim kontraście na głębokości – Physics World

Optyczna koherentna tomografia (OCT) okazała się potężnym narzędziem diagnostycznym do przechwytywania obrazów morfologicznych 2D i 3D w rozdzielczości w skali mikronowej w tkance biologicznej. Dotychczasowa historia dotyczy wstępnej akceptacji klinicznej – pomyśl o przełomowych zastosowaniach OCT w okulistyce i obrazowaniu siatkówki – zapewniając platformę dla nowych strumieni badań stosowanych, innowacji technologicznych i tłumaczeń klinicznych w tak różnych specjalizacjach, jak dermatologia, kardiologia i onkologia ( do wczesnego wykrywania zmian nowotworowych).

Jeśli chodzi o podstawy, OCT wykorzystuje spójność światła rozproszonego wstecz z mikrostruktury próbki, z efektami interferencyjnymi, umożliwiającymi dokładne określenie przestrzennego pochodzenia odzyskanych sygnałów. Jest tylko jeden szkopuł: zdolność rozdzielcza na głębokości. Chociaż najnowocześniejsze systemy OCT wykorzystują światło bliskiej podczerwieni, aby przeciwdziałać temu problemowi, nieodłączna nieprzezroczystość i zmętnienie tkanki biologicznej oznacza, że ​​często niemożliwe jest odzyskanie dostrzegalnych sygnałów optycznych (powyżej poziomu szumu) z głębokości większej niż około 1 mm.

Jaki konsensus?

Tymczasem wśród naukowców zajmujących się optyką panuje powszechna opinia, że ​​w sygnale OCT dominuje światło rozproszone balistycznie (światło, które przeszło pojedyncze zdarzenie rozproszenia wstecznego), podczas gdy światło wielokrotnie rozproszone i światło rozproszone są szkodliwe dla tworzenia obrazu. Tak nie jest, dowodzi przełamujące konsensus badanie opublikowane w Postępy nauki, w którym badacze przedstawiają alternatywny punkt widzenia, zgodnie z którym selektywne zbieranie wielokrotnie rozproszonego światła może zapewnić większy kontrast obrazu OCT na głębokości – zwłaszcza w przypadku próbek silnie rozpraszających.

„Wymyśliliśmy zupełnie nowy sposób przeprowadzania OCT” – wyjaśnia Peter Andersen, lider grupy w obrazowanie biofotoniczne w DTU Health Tech, Wydział Technologii Medycznych przy ul Uniwersytet Techniczny w Danii (DTU) w Kongens Lyngby, na północ od Kopenhagi. Podejście to, nazwane przestrzennie przesuniętym OCT (SO-OCT), oddziela ścieżki światła padającego i zbierającego, dzięki czemu możliwe jest dostrojenie odpowiednio pomiędzy składowymi światła rozproszonego balistycznie i wielokrotnie rozproszonego.

„Warto również zauważyć, że nasze wstępne eksperymenty opierają się na modelowaniu falowym systemu SO-OCT” – dodaje Andersen – „i potwierdzają, że możemy zwiększyć kontrast na głębokości, wykorzystując wyłącznie wielokrotnie rozproszone światło”.

Imperatyw kliniczny jest tutaj oczywisty, a dokładne określenie jest kluczowym parametrem w ocenie stopnia zaawansowania zmian nowotworowych, a co za tym idzie, w ustaleniu odpowiedniego przebiegu leczenia. „Kiedy poprawiony zostanie kontrast obrazowania na głębokości, oznacza to, że w podobny sposób wzmocnione zostanie zarysowanie różnych tkanek” – zauważa Andersen. „Dzięki SO-OCT wykazaliśmy, że możemy lepiej identyfikować granice tkanek i zmieniającą się grubość warstw tkanek na głębokości, a co za tym idzie, powiązać to wszystko z wykrywaniem choroby”.

Wszystko zależy od tłumaczenia

Co więcej, tłumaczenie kliniczne jest już w planach Andersena i współpracowników. Na przykład obecny demonstrator SO-OCT jest zbudowany jako dodatek do standardowego instrumentu komercyjnego, podczas gdy trwają prace nad integracją zestawu laboratoryjnego z sondami światłowodowymi, co jest prekursorem badań endoskopowych, w których zwiększona głębokość obrazowania przyjdzie na swoje.

Multimodalne obrazowanie optyczne gotowe do zabłyśnięcia we wczesnym wykrywaniu raka jelita grubego

„Technologia SO-OCT ma ogromny potencjał w zakresie uzupełnienia konwencjonalnych zastosowań endoskopii OCT i naszym celem jest jak najszybsze podjęcie kolejnych kroków” – podsumowuje Andersen.

Badania nad SO-OCT są częścią ciągłej współpracy zespołu Andersena z DTU Health Tech i Kishan Dholakia oraz współpracownicy z Uniwersytetu w Adelajdzie w Australii i Uniwersytetu St Andrews w Szkocji – wszyscy pracujący pod auspicjami Unii Europejskiej Projekt PROSKOP, która wykorzystuje innowacyjne technologie światłowodowe w połączeniu z dostawą endoskopową do diagnozowania raka jelita grubego w jego najwcześniejszym stadium.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Motoryzacja / pojazdy elektryczne, Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• ChartPrime. Podnieś poziom swojej gry handlowej dzięki ChartPrime. Dostęp tutaj.
• Przesunięcia bloków. Modernizacja własności offsetu środowiskowego. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/spatially-offset-oct-counter-intuitive-scheme-delivers-high-contrast-imaging-at-depth/