Optische coherentietomografie (OCT) als een niet-invasieve beeldvormingsmethode die voornamelijk in de geneeskunde wordt gebruikt. Hier vormen de verschillende reflectie- en verstrooiingseigenschappen van verschillende weefsels de basis van deze methode. Als relatief nieuwe methode vestigt OCT zich momenteel in steeds meer landen toepassingsgebieden.
Wat is optische coherentietomografie?
Op het gebied van oftalmische diagnostiek blijkt OCT zeer nuttig te zijn, hier wordt voornamelijk de fundus van de oogbeweging OCT onderzocht. De fysieke basis van optische coherentietomografie is de vorming van een interferentiepatroon tijdens de golfsuperpositie van referentiegolven met gereflecteerde golven. Doorslaggevend is de coherentielengte van het licht. De coherentielengte vertegenwoordigt het maximale reistijdverschil van twee lichtbundels dat nog steeds de vorming van een stabiel interferentiepatroon mogelijk maakt wanneer ze worden gesuperponeerd. In optische coherentietomografiewordt licht met een korte coherentielengte gebruikt met behulp van een interferometer om de afstanden van verstrooiende materialen te bepalen. Daartoe wordt in de geneeskunde het te onderzoeken lichaamsdeel puntvormig gescand. De methode maakt een goed diepteonderzoek mogelijk vanwege de hoge penetratiediepte (1-3 mm) van de straling die in het verstrooiende weefsel wordt gebruikt. Tegelijkertijd is er ook een hoge axiale resolutie bij een hoge meetsnelheid. Optische coherentietomografie vertegenwoordigt dus de optische tegenhanger van echografie.
Functie, effect en doelen
De optische coherentietomografiemethode is gebaseerd op witlichtinterferometrie. Het gebruikt de superpositie van referentielicht met gereflecteerd licht om een interferentiepatroon te vormen. Op deze manier kan het diepteprofiel van een monster worden bepaald. Voor de geneeskunde betekent dit het onderzoek van diepere weefselcoupes die niet met klassieke microscopie kunnen worden bereikt. Twee golflengtebereiken zijn van bijzonder belang voor de metingen. Een daarvan is het spectrale bereik bij een golflengte van 800 nm. Dit spectrale bereik zorgt voor een goede resolutie. Anderzijds dringt licht met een golflengte van 1300 nm bijzonder diep in het weefsel door en maakt een bijzonder goede diepteanalyse mogelijk. Tegenwoordig worden twee belangrijke OCT-toepassingsmethoden gebruikt: Time Domain OCT-systemen en Fourier Domain OCT-systemen. In beide systemen wordt het excitatielicht via een interferometer gesplitst in referentie- en bemonsteringslicht, wat resulteert in interferentie met de gereflecteerde straling. Laterale afbuiging van de monsterbundel over het interessegebied produceert dwarsdoorsnedebeelden, die worden samengesmolten om een totaalbeeld te produceren. Het Time Domain OCT-systeem is gebaseerd op kort-coherent breedbandlicht, dat alleen een stoorsignaal produceert als beide armlengtes van de interferometer overeenkomen. De positie van de referentiespiegel moet dus worden doorlopen om de terugverstrooiingsamplitude te bepalen. Door de mechanische beweging van de spiegel is de tijd die nodig is voor beeldvorming te hoog, waardoor deze methode niet geschikt is voor snelle beeldvorming. De alternatieve methode van Fourier Domain OCT werkt volgens het principe van spectrale ontleding van het gestoorde licht. Dit legt tegelijkertijd de volledige diepte-informatie vast en verbetert de signaal-ruisverhouding aanzienlijk. Als lichtbron worden lasers gebruikt die de te onderzoeken lichaamsdelen stap voor stap scannen. De toepassingsgebieden van optische coherentietomografie liggen voornamelijk in de geneeskunde en hier vooral in de oogheelkunde, kanker diagnostiek en huid examen. Via de interferentiepatronen van het gereflecteerde licht met het referentielicht worden de verschillende brekingsindices aan de grensvlakken van de betreffende weefselcoupes bepaald en als beeld weergegeven. Bij de oogheelkunde wordt voornamelijk de fundus van het oog onderzocht. Concurrerende technieken, zoals de confocale microscoop, kunnen de gelaagde structuur van het netvlies niet goed in beeld brengen. Andere technieken belasten het menselijk oog soms te zwaar. Vooral op het gebied van oftalmische diagnostiek blijkt OCT daarom zeer voordelig te zijn, vooral omdat de contactloze meting ook het risico op infectie en psychologische spanning Momenteel openen zich nieuwe perspectieven voor OCT op het gebied van cardiovasculaire beeldvorming. Intravasculaire optische coherentietomografie is gebaseerd op het gebruik van infrarood licht. Hier geeft OCT informatie over plaques, dissecties, trombi of zelfs stent dimensies.Het wordt ook gebruikt om morfologische veranderingen in bloed schepen Naast medische toepassingen verovert optische coherentietomografie steeds meer toepassingsgebieden in materiaaltesten, voor Grensverkeer productieprocessen of in kwaliteitscontrole.
Risico's, bijwerkingen en gevaren
Vergeleken met andere methoden heeft optische coherentietomografie veel voordelen. Het is een niet-invasieve en contactloze methode. Hierdoor kan het de overdracht van infecties en het optreden van psychische aandoeningen grotendeels voorkomen spanning Bovendien gebruikt OCT geen ioniserende straling. De electromagnetische straling gebruikt komt grotendeels overeen met de frequentiebereiken waaraan mensen dagelijks worden blootgesteld. Een groot voordeel van OCT is ook dat de dieptesolutie niet afhankelijk is van de transversale resolutie. Dit elimineert de noodzaak voor dunne secties die worden gebruikt bij klassieke microscopie, omdat de techniek is gebaseerd op pure optische reflectie. Zo kunnen microscopisch kleine beelden worden gegenereerd in levend weefsel vanwege de grote penetratiediepte van de gebruikte straling. Het werkingsprincipe van de methode is zeer selectief, zodat zelfs zeer kleine signalen kunnen worden gedetecteerd en toegewezen aan een bepaalde diepte. Om deze reden is OCT ook bijzonder geschikt voor het onderzoeken van lichtgevoelig weefsel. Het gebruik van OCT wordt beperkt door de golflengte-afhankelijke penetratiediepte van de electromagnetische straling en de bandbreedte-afhankelijke resolutie. Sinds 1996 zijn er echter breedbandlasers ontwikkeld, die de dieptesolutie verder hebben verbeterd. Dus, sinds de ontwikkeling van UHR-OCT (ultrahoge resolutie OCT), zelfs subcellulaire structuren bij de mens kanker cellen kunnen worden afgebeeld. Omdat OCT nog een zeer jonge techniek is, zijn nog niet alle mogelijkheden uitgeput. Optische coherentietomografie is echter aantrekkelijk omdat het nee stelt volksgezondheid risico, heeft een zeer hoge resolutie en is erg snel.
