광간섭 단층촬영의 작동 원리

OCT의 정식 명칭은 광학상관단층촬영(Optical Correlation Tomography)이라고도 합니다. 최근 안과 분야에서 사용되는 새로운 기술입니다. OCT는 비접촉식 고해상도 단층촬영 및 생물학적 현미경 이미징 장치입니다. 이는 생체 내 보기, 축 단층 촬영 및 후안부 구조(망막, 망막 신경 섬유층, 황반 및 시신경 유두 포함)의 측정에 사용할 수 있으며 특히 안과 질환(안과 질환 포함)의 감지 및 관리를 돕는 데 사용됩니다. 그러나 황반 구멍, 황반 낭종 부종, 당뇨병성 망막증, 연령 관련 황반 변성 및 녹내장에 국한되지는 않습니다. OCT는 이제 시간 영역과 주파수 영역이라는 두 가지 범주로 나뉩니다. 실제로 각 범주에는 고유한 장점과 단점이 있습니다. 시간 영역 OCT는 대부분의 안저 및 녹내장 질환의 검사를 완료하는 데 비용 효율적이고 충분합니다. 그리고 기술은 상대적으로 성숙했습니다.

OCT는 초발광 다이오드 이미터를 광원으로 사용하는 Michelson의 간섭 측정법을 기반으로 합니다. 광섬유를 통해 광섬유 커플러에 들어간 후 광선은 두 개의 광선으로 나누어집니다. 한 광선은 눈의 굴절 매체를 통과하여 망막으로 향하고 다른 광선은 기준 시스템에 들어갑니다. 두 개의 광학 경로에서 반사되거나 후방 산란된 빛은 광섬유 커플러에서 하나의 빔으로 재통합되고 검출기에 의해 감지됩니다. 서로 다른 깊이의 조직에서 생성된 후방 산란 강도와 지연 시간이 측정됩니다. 의사 색상 그레이스케일 값을 실시간으로 표시하여 이미지를 얻습니다. 빨간색, 노란색, 밝은 녹색과 같은 밝은 색상은 방출이 강한 영역을 나타내고 파란색 및 검정색과 같은 어두운 색상은 반사가 낮은 영역을 나타내고 녹색은 중간을 나타냅니다. -반사 영역.

기준 거울과 광원 사이의 거리를 조정할 수 있습니다. 두 광 경로 사이의 광 경로 차이가 광원의 간섭 파장과 일치하면 간섭이 발생합니다. 광원의 간섭성 파장에 의해 결정되며 광원의 스펙트럼 대역폭에 반비례합니다. OCT의 측면 해상도는 파장뿐만 아니라 동공 직경과 측면 픽셀 밀도의 영향을 받습니다.

또한 OCT 기술이 생체조직의 영상화로 확장되면 근적외선과 광간섭 원리를 이용하여 영상화하게 된다. 간단히 말하면, 광원에서 나오는 빛이 두 개의 광선으로 나누어져 하나의 광선은 측정 대상(혈관 조직)으로 방출되고, 이 광선을 신호암이라 하고, 다른 하나의 광선은 기준반사체로 방출되며, 참조 팔이라고 부릅니다. 그런 다음 조직(신호 팔)에서 반사되고 거울(기준 팔)에서 반사된 두 개의 광 신호가 중첩됩니다. 신호 암과 기준 암의 길이가 같을 때 간섭이 발생합니다. 조직에서 반사되는 빛 신호는 조직의 모양에 따라 다른 강도를 나타냅니다. 반사판에서 반사되어 돌아오는 참조광 신호와 중첩하면 광파의 고정점이 일치하면 신호가 강화되고(간섭 증가), 광파의 고정점이 반대 방향이면 신호가 강화됩니다. 약해집니다(간섭 감소). 간섭의 조건은 동일한 주파수와 일정한 위상차입니다. OCT는 간섭 원리를 사용하여 표준 광원을 반사 신호와 비교하여 단일 반사를 강화하고 산란광 방출을 약화시킵니다. 간섭은 신호 팔과 기준 팔의 길이가 동일한 경우에만 발생하므로 반사경의 위치를 ​​변경하면 기준 팔의 길이가 변경되고 서로 다른 깊이에 있는 조직의 신호를 얻을 수 있습니다. 이러한 광학 신호는 컴퓨터로 처리되어 조직 단층 촬영 이미지를 얻습니다.

현재 OCT는 시간 영역 OCT(TD-OCT)와 주파수 영역 OCT(FD-OCT)의 두 가지 범주로 나뉩니다. 관상동맥 내 OCT의 가장 일반적인 형태는 시간 영역 OCT(TD-OCT)입니다. 시간 영역 OCT는 조직에서 반사된 빛 신호와 참조 거울에서 반사된 빛 신호를 동시에 중첩 및 간섭하여 영상을 수행합니다. 주파수 영역 OCT의 특징은 기준 암의 기준 거울이 고정되어 있고 광원 광파의 주파수를 변경하여 신호 간섭이 달성된다는 것입니다. FD-OCT는 두 가지 유형으로 구분됩니다. (1) 가변 파장의 레이저 광원을 사용하여 다양한 파장의 광파를 방출하는 레이저 스캐닝 OCT(SS-OCT); 고주파 고해상도 분광 광도계를 사용하여 서로 다른 파장의 광파를 분리합니다. 중국 시장에는 TD-OCT, 즉 M2-OCT만 있습니다. 두 개의 광원을 가지고 있습니다. 주 광원은 광대역 근적외선(중심 파장 1310um, 대역폭 40-50um)을 방출하는 초고휘도 발광 다이오드입니다. 광원에서 방출된 근적외선은 광섬유와 프로브를 통해 인체 조직에 도달합니다. 조직에 의해 후방 산란된 광파는 프로브에 의해 수집되고 기준 팔의 광파 신호와 결합되어 간섭을 형성한 다음 컴퓨터로 분석되어 조직의 내부 미세 구조를 보여주는 고해상도 이미지를 구성합니다. M2-OCT의 가장 큰 한계는 침투깊이가 1.5mm 정도에 불과하다는 점이다. 또한, 근적외선은 적혈구를 통과하기 어렵기 때문에 OCT 촬영을 위해서는 혈류를 차단하거나 혈관 내 혈액을 배제하기 위해 혈관을 플러싱해야 합니다. 이 방법의 단점은 심근허혈을 유발하고 수술이 복잡해 OCT의 임상적 적용이 제한된다는 점이다. 차세대 OCT 영상 시스템의 가장 큰 우선순위는 고속 스캔입니다. 초당 스캔 프레임 수는 100 프레임이고 회수 속도는 20mm/s이므로 완료하려면 조영제를 한 번만 주입하면 됩니다. 혈관촬영은 풍선으로 혈류를 차단하는 방식을 완전히 포기하여 수술의 안전성을 크게 향상시킵니다. FD-OCT의 스캐닝 속도가 빨라진 동시에 이미지의 해상도도 향상되어 병변의 미세 구조적 특성을 더욱 명확하게 볼 수 있습니다. FD-OCT는 OCT 검사의 적응증을 넓혀 좌측 주몸통 병변, 개구부 병변 등에서 만족스러운 영상을 얻을 수 있습니다.

시간 영역에 비해 주파수 영역 OCT 기술은 시스템 감도를 향상시키고 샘플링 속도를 크게 높일 수 있습니다.

스펙트럼 도메인 OCT에서는 깊이 스캐닝 없이 전체 깊이 구조(A-스캔)가 동시에 획득됩니다. 핵심 구성 요소는 Michelson 간섭계와 광대역 광원으로 조명되는 분광계입니다. 획득 속도는 분광계의 CCD 카메라 판독 속도에 의해서만 제한되며 후방 산란된 빛의 강도는 스펙트럼의 함수로만 기록됩니다. 시간보다는 빈도. 동시에, 스펙트럼 도메인 OCT 신호는 스펙트럼 밀도로 샘플링되고 푸리에 재구성의 결과로 신호 대 잡음비 SNR이 향상됩니다.

OCT는 1990년대 칼자이스(Carl Zeiss)가 처음 발명한 이후 현재 3~5세대를 거치고 있다. 제품은 기능에 따라 전안부 OCT, 후안부 OCT로 분류되며, 기술에 따라 시간 영역 OCT와 주파수 영역 OCT로 분류된다.

현재 해외에서 가장 널리 인정받는 OCT는 미국 OPTOVUE 사에서 제작한 주파수 영역 OCT와 폴란드 OPTOPOL 사에서 제작한 주파수 영역 OCT입니다. 동시에 국내 많은 교수 및 전문가들로부터 호평을 받고 있습니다.