Τι είναι η Οπτική Τομογραφία Συνοχής (OCT);
Η Οπτική Τομογραφία Συνοχής (OCT) είναι μια εξελισσόμενη τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση “οπτικής βιοψίας”, δηλαδή in situ απεικόνισης της μικροδομής του ιστού με ευκρίνεια που προσεγγίζει εκείνη της ιστολογίας, αλλά χωρίς την ανάγκη βιοψία και επεξεργασίας των δειγμάτων. Είναι ανάλογη του υπερηχογραφήματος, με τη διαφορά ότι μετρά την ένταση ανακλώμενου φωτός αντί ήχου. Ωστόσο, είναι τεχνολογικά διαφορετική από το υπερηχογράφημα, καθώς μπορεί να επιτύχει ευκρίνεια της τάξεως των 1-10 μm σε βάθη 2-3 mm. Η αντίθεση παρέχεται από διαφορές στο δείκτη διάθλασης στον ιστό. Δεδομένου ότι το φως είναι πολύ πιο γρήγορο από τον ήχο, χρησιμοποιείται συμβολομετρία για τον προσδιορισμό της προέλευσης των ανακλάσεων από τον ιστό. Φως λέιζερ χαμηλής έντασης χωρίζεται σε δέσμη αναφοράς (που κατευθύνεται σε καθρέφτη) και δέσμη δείγματος (που κατευθύνεται στον ιστό). Το φως αντανακλάται και από τα δύο και ανασυνδυάζεται πίσω σε έναν ανιχνευτή όπου δημιουργείται ένα μοτίβο συμβολής. Με βάση το μοτίβο αυτό εκτιμάται η προέλευση του ανακλώμενου φωτός και σχηματίζεται μια εικόνα με σάρωση της δέσμης λέιζερ πάνω από τον ιστό.
Δείτε μια παρουσίαση για OCT (PDF).
Για μια πιο επιστημονική περιγραφή της OCT βλέπετε άρθρα εδώ (Fercher et al 2003, Fujimoto 2003, Podoleanu 2005, Handbook of Biomedical Optics).
Μπορούμε να “δούμε” περισσότερα;
Έρευνα OCT στο Εργαστήριο ΟΔx
Η OCT μπορεί να παίξει σημαντικό ρόλο στην έγκαιρη διάγνωση ασθενειών και στη βελτίωση της πρόγνωσης των ασθενών, καθώς παρέχει εικόνες ψηλής ευκρίνειας (1-15 μm) σε πραγματικό χρόνο, μη επεμβατικά και in vivo. Ωστόσο, πολλές καρκινικές και προκαρκινικές αλλοιώσεις είναι της τάξεως μm ή και πιο κάτω. Αυτές περιλαμβάνουν τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό (αλλαγή μεσοδιαστήματος 5 μm), τις μεταβολές των πυρήνων (μεταβολή της διαμέτρου ~ 2-4 μm) και τις υποκυτταρικές και υπο-πυρηνικές αλλοιώσεις (<1 μm αλλαγή). Η έρευνα στο Εργαστήριο ΟΔx στοχεύει στη σημαντική βελτίωση της ευκρίνειας των εικόνων OCT και στην εξαγωγή πρόσθετων, συνήθως μη-διακριτών, πληροφοριών (π.χ. μέγεθος σκεδαστών, διασπορά, δείκτη διάθλασης κλπ.) Οι πληροφορίες αυτές θα μπορούσαν να βελτιώσουν τις διαγνωστικές δυνατότητες της OCT και. ως αποτέλεσμα, καλύτερη και πιο έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου που να οδηγεί σε βελτιωμένη πρόγνωση και επιβίωση.
Βελτίωση της Ευκρίνειας
Η αξονική (εις βάθος) ευκρίνεια της OCT εξαρτάται από το φασματικό εύρος ζώνης της χρησιμοποιούμενης πηγής. Η εγκάρσια ευκρίνεια της OCT εξαρτάται από τις εστιακές ιδιότητες των οπτικών στοιχείων. Οι τρέχουσες τεχνικές για τη βελτίωση της ευκρίνειας περιορίζονται από τις εκτροπές και την ανάγκη για ειδικό εξοπλισμό, ο οποίος αυξάνει την πολυπλοκότητα και το κόστος και περιορίζει την ταχύτητα σάρωσης. Επιπλέον, η συνολική βελτίωση είναι συνήθως μόνο 2 φορές όταν χρησιμοποιούνται τεχνικές αποσυνέλιξης. Το Ε ργαστήριο ΟΔx έχει αναπτύξει τεχνικές για τη βελτίωση τόσο της αξονικής όσο και της εγκάρσιας ευκρίνειας της OCT χρησιμοποιώντας τεχνικές υπερδειγματοληψίας με αποτέλεσμα να βελτιωθεί 4-7 φορές.
Εκτίμηση του Μεγέθους των Σκεδαστών
Οι μεταβολές στο μέγεθος και την πυκνότητα των κυτταρικών οργανιδίων είναι κάτω από το όριο της ευκρίνειας της OCT και, κατά συνέπεια, δεν μπορούν να αναγνωρισθούν. Ωστόσο, επηρεάζουν το φάσμα του ανακλώμενου φωτός και αυτό το φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί όταν πραγματοποιείται φασματοσκοπική απεικόνιση OCT. Το Ε ργαστήριο ΟΔx έχει αναπτύξει μια νέα μέτρηση για τον ακριβή και εύρωστο προσδιορισμό του μεγέθους των σκεδαστών χρησιμοποιώντας φασματοσκοπική ανάλυση των σημάτων OCT. Η διαδικασία περιλαμβάνει την εξαγωγή του φάσματος του φωτός και τη χρήση του εύρους ζώνης της συσχέτισης της παραγώγου για τον προσδιορισμό του μεγέθους των σκεδαστών. Τα προκαταρκτικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η τεχνική είναι αρκετά ευαίσθητη ώστε να “βλέπει” τις διαφορές μεταξύ φυσιολογικών και μη φυσιολογικών ιστών.
Μέτρηση της Διασποράς
Στην OCT, η οπτική διασπορά προκαλεί υποβάθμιση της ευκρίνειας της εικόνας. Ωστόσο, η διασπορά είναι συγκεκριμένη για το υλικό που προκαλεί το φαινόμενο και συνεπώς μπορεί να φέρει χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με τη σύνθεση των δειγμάτων. Στο Ε ργαστήριο ΟΔx, αναπτύξαμε μια νέα τεχνική για την εκτίμηση της διασποράς σε ιστούς που χρησιμοποιεί την κόκκωση της εικόνας για τον υπολογισμό της υποβάθμισης της συνάρτησης μεταφοράς σημείου (PSF) και επομένως είναι εφαρμόσιμη σε οποιονδήποτε ιστό και μπορεί να εφαρμοστεί και in vivo. Η χρησιμότητα της στη διάγνωση του καρκίνου αξιολογήθηκε σε φυσιολογικές και καρκινικές γαστρεντερικές εικόνες OCT. Χρησιμοποιώντας τα στατιστικά στοιχεία της εκτίμησης GVD, η ταξινόμηση ιστού είχε 93% ευαισθησία και 73% ειδικότητα (84% ορθή κατηγοριοποίηση).
