Ir al contenido principal

Principios básicos de la Tomografía de Coherencia Óptica


Planteamiento de base


La Tomografía de Coherencia Óptica (OCT) es una técnica de imagen que funciona de forma similar a la ecografía, solo que con el uso de las ondas de luz en lugar de ondas de sonido. Mediante el uso de la información del tiempo de retardo contenida en las ondas de luz que se han reflejado desde diferentes profundidades dentro de una muestra, un sistema de OCT puede reconstruir un perfil de profundidad de la estructura de la muestra. Las imágenes tridimensionales pueden pues crearse mediante la exploración del haz de luz lateralmente a través de la superficie de la muestra. Mientras que la resolución lateral se determina por el tamaño de la mancha del haz de luz, la profundidad (o resolución axial) depende principalmente del ancho de banda de la fuente de luz. Por esta razón, los sistemas de OCT pueden combinar altas resoluciones axiales con grandes profundidades de campo, por lo que sus aplicaciones primarias han incluido imágenes in vivo a través de secciones gruesas de los sistemas biológicos, particularmente en el cuerpo humano. La técnica ya se ha establecido como una modalidad de imagen estándar para imágenes oftalmológicas de retina, así como de segmento anterior, con numerosos instrumentos comerciales en el mercado. La aplicación de imágenes de OCT en otras áreas biomédicas tales como la imagen endoscópica de los sistemas gastrointestinal y cardiovascular es actualmente un campo activo de investigación. 

Tecnología

Hay dos categorías principales de la instrumentación de OCT: la de dominio en el tiempo OCT (TDOCT) y la de dominio espectral (SDOCT). El dominio en el tiempo la tecnología de OCT es más intuitiva de entender, como suele ocurrir con tecnologías mas antiguas. Los equipos basados en el Dominio espectral están reemplazando rápidamente a la tecnología Time-Domain en la mayoría de las aplicaciones, ya que ofrece ventajas significativas en la sensibilidad y la velocidad de imagen. 

El dominio en el tiempo (TDOCT)

La figura muestra un diagrama esquemático de la configuración básica de la tecnología TDOCT a base de fibras. El interferómetro de Michelson divide la luz de la fuente de banda ancha en dos caminos, los brazos de referencia y de muestra. El brazo de referencia se termina mediante un espejo que pueden ser escaneado en la dirección axial; en el brazo de la muestra, la luz está débilmente centrada en una muestra. La señal de interferencia entre la onda reflejada de referencia y la señal de la muestra retrodispersada se registran entonces. 

La capacidad óptica de corte axial de la técnica se debe a las siguientes razones: 

· Igualdad de longitud óptica entre referencia y medida; a causa de que la luz es emitida desde una fuente de banda ancha (amplio rango de longitudes de onda ópticas), una señal de interferencia fuerte, sólo se detecta cuando la luz de los brazos de referencia y la muestra ha viajado la misma distancia óptica. Específicamente, la interferencia coherente sólo se observa cuando los caminos ópticos difieren en menos de la longitud de coherencia de la fuente de luz, una cantidad que es inversamente proporcional a su ancho de banda óptico. 

· La reflectividad óptica es función directa del espesor; el acto de traducir (axialmente de barrido) el brazo del reflector de referencia es equivalente a la realización de la sección óptica de la muestra, lo que permite la generación de mapa de reflectividad óptica función de la profundidad. 

· La rotación de un espejo direcciona los distintos haces para la obtención de imagen 2D-3D; una exploración transversal de la muestra (para construir una imagen tomográfica de dos o tres dimensiones-) se consigue mediante la rotación de un espejo muestra.



Dominio espectral (SDOCT)

La figura muestra el esquema de fibras en un sistema SDOCT. La mayoría de los componentes son idénticos a la configuración de la tecnología de dominio en el tiempo. La diferencia clave es que en un sistema SDOCT la longitud del brazo de referencia se fija. En lugar de obtener la información de profundidad de la muestra mediante la exploración de la longitud del brazo de referencia, la luz de salida del interferómetro se analiza con un espectrómetro (de ahí el término dominio espectral). Se puede demostrar que el espectro medido de la salida interferómetro contiene la misma información que una exploración axial del brazo de referencia. El mapa de reflectividad óptica función de la profundidad se obtiene a partir del espectro de salida a través de un interferómetro de Transformada de Fourier. 

Otra variante de SDOCT utiliza un láser de longitud de onda sintonizable-para barrer rápidamente a través de una gama de longitudes de onda, permitiendo que el espectro a la salida del interferómetro sea registrado de forma secuencial utilizando un solo detector. Esta técnica se llama Swept-Source (SSOCT) y es particularmente interesante para OCT de los tejidos que necesiten longitudes de onda más largas que 1 micrómetro.



Comparativa de OCT, con otras modalidades de imágenes

Las OCT se pueden comparar directamente con las técnicas alternativas en términos de varios criterios: la resolución, la profundidad de imagen, tiempo de adquisición, la complejidad y la intrusión de la muestra. Con respecto a los dos primeros, las OCT ocupan un nicho representado en la figura. La profundidad de imagen está normalmente limitada a unos pocos milímetros, menos de la ecografía, la resonancia magnética (MRI), o de rayos X de tomografía computarizada (TC), pero su resolución es mayor. Esta comparación se invierte con respecto a la microscopía confocal. Al igual que el ultrasonido, el tiempo de adquisición de OCT es lo suficientemente corto como para apoyar la obtención de imágenes tomográficas en las tasas de vídeo, por lo que es mucho más tolerante que el movimiento del sujeto que la TC o RM. No requiere contacto físico con la muestra, y puede ser utilizado en órganos llenos de aire o huecos (a diferencia de ultrasonidos). La OCT utiliza radiaciones no ionizantes en los niveles biológicamente seguros, lo que permite largos tiempos de exposición, y su nivel de complejidad está más cerca de la ecografía que a TC o RM, lo que permite la realización de escáneres portátiles a bajo coste. El carácter de punto de exploración de la tecnología OCT le permite ser implementado en fibra óptica, lo que hace que la imagen endoscópica y basado en el catéter sea posible.
Dentro del mundo de la oftalmología, cabe destacar los sistemas de SDOCT de: 
  • Heidelberg Engineering con su OCT+Spectralis
  • Optopol, en punta de lanza tecnológica con su Copernicus Plus, con capacidad de análisis de segmento anterior y posterior
  • Carl Zeiss Meditec y su Cirrus HR, un líder en el mercado
  • Topcon y su 3D-OCT

En los tiempos recientes, hemos visto como, los nuevos sistemas de láser de femptosegundo de aplicación (entre otras), en cirugía de cataratas, implementaban sistemas de biometría en vivo para el posicionamiento de los “disparos” de laser, basados en SDOCT, con resultados muy buenos.


Tendencias

Los acontecimientos recientes en el campo de OCT han incluído el despliegue de fuentes de ancho de banda extremadamente amplio, principalmente sobre la base de la generación de supercontinua en diversas formas de fibra óptica, pero también el empleo de las fuentes incandescentes, para lograr resoluciones axiales de alrededor de 1 micra. Se trabaja en métodos alternativos de contraste basados en las propiedades de polarización como: la birrefringencia de la muestra (dependencia de la velocidad de fase en la polarización) y el dicroísmo (dependencia de la amplitud en la polarización).

Comentarios

  1. que mala traducción... este texto de oct parece una traducción simple de google....

    ResponderEliminar
  2. Como que parece seguro que es de google u otro peor

    ResponderEliminar

Publicar un comentario

Entradas populares de este blog

¿Curación de glaucoma con células madre?

Uno de cada diez enfermos de glaucoma se quedan ciegos debido al diagnóstico tardío, y, pronto, un tratamiento para una de las causas más comunes de ceguera podría estar disponible.
Investigadores británicos han utilizado células madre para curar el daño causado por el glaucoma.
El tratamiento

Tecnología notable. Scheimpflug, Pentacam

El Pentacam, de Oculus, ha sido y sigue siendo una de las aplicaciones mas notables del principio Scheimpflug, y se ha convertido en un equipo imprescindible para exploración del segmento anterior del ojo. Recientemente, un sistema basado en Scheimplug ha sido implementado en la tecnología de femptosegundo aplicada a cirugía de faco, como fuente de biometría en vivo para la identificación de estructuras del segmento anterior en el equipo LensAR de Topcon. Vamos a hacer una revisión de como funciona este excepcional avance: El Pentacam
El Oculus Pentacam es un instrumento de medida que, mediante una cámara rotatoria basada en el principio de Scheimpflug, permite obtener imágenes del segmento anterior.  Este principio debe su nombre a Theodor Scheimpflug (1865-1911) pionero de la fotografía aérea. Basándose en los conceptos previamente desarrollados por Jules Carpenter en 1901 en los que sugiere que: “si dos planos son lo suficientemente prolongados, estos se deben interceptar en 
un plan…