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ⓘ Tomografia ottica a coerenza di fase




Tomografia ottica a coerenza di fase
                                     

ⓘ Tomografia ottica a coerenza di fase

La tomografia ottica a coerenza di fase è una metodica diagnostica medica oculistica per immagini tomografica, che consente lo studio in vivo degli strati cellulari e delle fibre nervose retiniche, spesso colpiti da patologie oculari; è un sistema dacquisizione basato sul principio dellinterferenza impiegando solitamente un fascio di radiazioni luminose vicino alla frequenza degli infrarossi a bassa coerenza. Luso di una luce di una lunghezza donda relativamente lunga consente di penetrare nel mezzo di dispersione. La microscopia confocale è unaltra tecnica ottica, penetra di solito meno profondamente nel campione ma con una risoluzione più alta.

LOCT è paragonata a una biopsia non invasiva o a una TAC dellocchio.

La tecnica trova largo uso in oftalmologia e ha numerose altre applicazioni biomediche. LOCT sfrutta un raggio di luce a bassa coerenza, generalmente emesso da un diodo superluminescente. Analogamente a quello che fa un sonar con i fondali a livello acustico, grazie allanalisi computerizzata della luce riflessa dai tessuti in esame è possibile ricostruirne la struttura in due o tre dimensioni. Questa tecnica, ad esempio, consente lo studio in sezione della retina e la diagnosi di eventuali patologie. È una metodica che effettua unanalisi per strati del tessuto retinico, consentendo levidenziazione di alterazioni intraretiniche quali le raccolte fluide edema interstiziale o cistico, schisi intraretinica, la presenza di materiale anomalo sangue, colesterolo o di soluzioni di continuità a spessore parziale o totale fori a spessore parziale o totale. Lanalisi computerizzata dei dati permette lelaborazione di mappe dello spessore della macula e il loro confronto in esami successivi. È una tecnica particolarmente importante per la diagnosi e la prognosi delle patologie della macula, la zona centrale della retina, come il foro maculare, le membrane epiretiniche pucker maculare le membrane neovascolari subretiniche. La visualizzazione di queste ultime è ulteriormente migliorata dallintroduzione di una nuova metodica OCT, detta angio-OCT, che consente la visualizzazione del flusso sanguigno a livello dei tessuti.

La tomografia a coerenza ottica è una delle classiche tecniche tomografiche ottiche. Unapplicazione relativamente recente dellOCT è la tomografia a coerenza ottica di dominio di frequenza, che offre vantaggi nel rapporto segnale-rumore, consentendo una maggiore acquisizione del segnale. I sistemi di tomografia ottica in commercio sono impiegati in diverse applicazioni, tra cui la conservazione dellarte e la medicina diagnostica, in particolare in oftalmologia e optometria dove possono essere utilizzati per ottenere immagini dettagliate allinterno della retina. Recentemente, ha anche cominciato a essere utilizzato nella cardiologia interventistica per diagnosticare la malattia coronarica. Ha anche mostrato promesse nella dermatologia per migliorare il processo diagnostico.

La tomografia a coerenza ottica è anche utilizzata per studiare la geometria del segmento anteriore, esiste uno strumento specificamente concepito per questo scopo che ha nome di Visante OCT.

                                     

1. Introduzione

A partire dal lavoro di Adolf Fercher e dei suoi colleghi sulla coerenza bassa, parziale o interferometria a luce bianca per le misurazioni dellocchio in vivo a Vienna negli anni 80, è stata studiata limaging del tessuto biologico, in particolare dellocchio umano, in parallelo da più gruppi in tutto il mondo. Una prima rappresentazione bidimensionale in vivo di un fondo oculare umano lungo un meridiano orizzontale basato su scansioni di profondità interferometriche a luce bianca è stata presentata alla conferenza ICO-15 SAT del 1990. Sviluppato ulteriormente nel 1990 da Naohiro Tanno, allora professore allUniversità di Yamagata, fu chiamato tomografia a riflettanza eterodina, e in particolare dal 1991 da Huang et al., Nel laboratorio del Prof. James Fujimoto presso il Massachusetts Institute of Technology, che ha coniato con successo il termine "tomografia a coerenza ottica". Da allora, lOCT con risoluzione micrometrica e capacità di imaging in sezione trasversale sono diventati unimportante tecnica biomedica di imaging dei tessuti che ha continuamente acquisito nuove capacità tecniche a partire dalla rilevazione precoce del segnale elettronico, tramite lutilizzo di laser a banda larga e array di pixel lineari fino a laser sintonizzabili ultraveloci per aumentare le prestazioni e la sua sensibilità.

È particolarmente adatto per applicazioni oftalmiche e altre immagini di tessuti che richiedono una risoluzione micrometrica e una profondità di penetrazione millimetrica. Le prime immagini OCT in vivo che mostravano strutture retiniche furono pubblicate nel 1993 le prime immagini endoscopiche nel 1997. LOCT è stato utilizzato anche per vari progetti di conservazione dellarte, in cui viene utilizzato per analizzare diversi strati in un dipinto. Gli OCT presentano vantaggi interessanti rispetto ad altri sistemi di imaging medico. Lecografia medica, la risonanza magnetica MRI, la microscopia confocale e lOCT si adattano in modo diverso allimaging morfologico dei tessuti: mentre i primi due hanno tutto il corpo ma capacità di imaging a bassa risoluzione in genere una frazione di millimetro, il terzo può fornire immagini con risoluzioni ben al di sotto di 1 micrometro cioè sotto-cellulare, tra 0 e 100 micrometri in profondità, e il quarto può sondare fino a 500 micrometri, ma con una risoluzione più bassa cioè architettonica.

LOCT si basa sullinterferometria a bassa coerenza. Nellinterferometria convenzionale con lunga coerenza cioè linterferometria laser, linterferenza della luce si verifica su una distanza di metri. Nei OCT, questa interferenza è ridotta a una distanza di micrometri, a causa delluso di sorgenti luminose a larghezza di banda larga cioè sorgenti che emettono luce su una vasta gamma di frequenze. La luce con ampie larghezze di banda può essere generata utilizzando diodi superluminescenti o laser con impulsi estremamente brevi laser a femtosecondi. La luce bianca è un esempio di sorgente a banda larga con potenza inferiore.

La luce in un sistema OCT è suddivisa in due bracci: un braccio campione contenente lelemento di interesse e un braccio di riferimento di solito uno specchio. La combinazione di luce riflessa dal braccio di campionamento e luce di riferimento dal braccio di riferimento genera un modello di interferenza, ma solo se la luce di entrambi i bracci ha percorso la "stessa" distanza ottica. Analizzando lo specchio nel braccio di riferimento, è possibile ottenere un profilo di riflettività del campione questo è lOCT nel dominio del tempo. Le aree del campione che riflettono molta luce creeranno maggiore interferenza rispetto alle aree che non lo fanno. Qualsiasi luce al di fuori della breve lunghezza di coerenza non interferirà. Questo profilo di riflettività, chiamato A-scan, contiene informazioni sulle dimensioni spaziali e sulla posizione delle strutture allinterno dellelemento di interesse. Un tomografo a sezione trasversale B-scan può essere ottenuto combinando lateralmente una serie di queste scansioni di profondità assiali A-scan. Unimaging del viso a una profondità acquisita è possibile a seconda del motore di imaging utilizzato.

                                     

2. Collegamenti esterni per approfondire

  • Tomografia a Coerenza Ottica su MedMedicine.it, su medmedicine.it.
  • Agenzia internazionale per la prevenzione della cecità-IAPB Italia onlus, per OCT a livello oculistico, su iapb.it. URL consultato il 17 dicembre 2008 archiviato dall url originale il 2 aprile 2014.