2

1. СПЕЦКУРС
«ОПТИЧЕСКАЯ КОГЕРЕНТНАЯ
ТОМОГРАФИЯ В РЯДУ ОПТИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ»
Лекция 2.
Оптическая когерентная томография: физический
принцип, перспективные направления развития
Отдел нанооптики ИПФ РАН
Лаборатория высокочувствительных
оптических измерений
Шилягин П.А., к.ф.-м.н.
Научно-исследовательский институт
биомедицинских технологий
Научная лаборатория оптической
когерентной томографии

2. Технология ОКТ
t
S=vзвука t

3. Технология ОКТ
t0

4. Технология ОКТ
УЗИ – старший брат ОКТ

5. Технология ОКТ
n Размер, µm
Клетка 1.36-1.4 5-30
Ядро 1.39-1.47 3-10
Митохондрия 1.40-1.42 0.5-3
Вода 1.32-1.33
Откуда берется сигнал в УЗИ и в ОКТ
2
21
21






+
−
=
nn
nn
R
( )2
21
214
nn
nn
T
+
=
n1
n2
Оптическая когерентная томография (ОКТ) - это метод медицинского имиджинга,
позволяющий получать изображения приповерхностных тканей организма
человека in vivo с высоким пространственным разрешением. Физический
принцип действия ОКТ аналогичен ультразвуковому с той разницей, что
в ОКТ для зондирования биоткани используется оптическое излучение ближнего
инфракрасного диапазона длин волн, а не акустические волны. Излучение
зондирующего пучка фокусируется на ткани, а эхо-задержка зондирующего
излучения, отраженного от внутренней микроструктуры биоткани на различных
глубинах, измеряется интерферометрически. Параллельно со сканированием в
глубину производится сканирование поперек поверхности ткани, что
обеспечивает поперечную развертку ОКТ изображения. Полученные данные
образуют двухмерную карту обратного рассеяния от микроскопических
оптических неоднородностей биоткани: ОКТ изображения содержат информацию
о морфологическом строении поверхностных тканей. ОКТ представляет интерес
для клинического использования по ряду причин. Разрешающая способность
ОКТ составляет 10-15 мкм, что в 10 раз превышает разрешение других
используемых в практике диагностических методов и предполагает изучение
объекта на уровне микроскопической архитектуры ткани.

6. Технология ОКТ
Поглощение,отн.ед.
вода
гемоглобин
меланин
Длина волны, нм

7. Технология ОКТ
ОКТ – это как УЗИ, только по-другому.
∆t=2d/c≈0.01ns
d
δt=∆t/200≈50fs

8. Технология ОКТ:
Интерференция и Когерентность.

9. +2А
-2А
0
-2А
+2А
0
-А
+А
Технология ОКТ
Интерференция и Когерентность.

10. Технология ОКТ
Интерференция и Когерентность.
CHECK YOUR HAIRCHECK YOUR HAIR
CHECK YOUR HAIRCHECK YOUR HAIR
фототок
смещение
µА
Длина когерентности

11. Технология ОКТ
Интерференция и Когерентность.
фотоприемник
µА
А-скан
λ
λ
∆
≈
2
44.0cohl

12. Технология ОКТ

13. ОКТ в офтальмологии
Серозная ретинопатияНормальная сетчатка
Разрыв сетчатки Отслоение сетчатки

14. Приборы ОКТ – хирургия сетчатки
35mm
0.65mm

15. Приборы ОКТ

16. ОКТ в клинике
Нормальный мочевой пузырь
Хронический цистит (обострение)
Рак

17. Спектральная ОКТ
Как работает традиционная ОКТ
глубина

18. глубина
Спектральная ОКТ
Как работает спектральная ОКТ

19. Спектральная ОКТ
Спектрометр
А-скан
Как работает спектральная ОКТ
Преобразование Фурье
спектрометр

20. Поляризационно-чувствительная
ОКТ
1mm1mm
Вакуумная смазка Сухожилие
цыпленка
Кожа пальца

21. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Принцип действия ОКТ: интерферометрический анализ
оптического излучения, рассеянного на неоднородностях
показателя преломления в биоткани.
Разрешение ОКТ: 5-20 мкм по глубине, 20-50 мкм в поперечном
направлении
Используемое излучение: 800-1300 нм (ближний инфракрасный
диапазон)
Размер кадра: 1-2 мм по глубине, 1-2 мм в поперечном
направлении
Принцип действия ПЧ ОКТ: регистрация рассеянного
излучения в поляризации, ортогональной поляризации
зондирующей волны