บาคาร่าเว็บตรง วิศวกรชีวการแพทย์ที่มหาวิทยาลัย Dukeได้พัฒนาระบบ dual-axis optical coherence tomography (DA-OCT) ที่เพิ่มความลึกของภาพได้เกือบ 50% เมื่อเทียบกับ OCT แบบเดิม ความสามารถในการเข้าถึงชั้นเนื้อเยื่อที่ลึกยิ่งขึ้นนี้อาจทำให้สามารถใช้ OCT เพื่อประเมินความเสียหายที่เกิดจากแผลไหม้ที่ผิวหนัง ตรวจสอบกระบวนการบำบัดรักษา หรือช่วยวินิจฉัยมะเร็งผิวหนังได้
OCT มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านจักษุวิทยา
แต่การใช้ในโรคผิวหนังถูกจำกัดด้วยความสามารถของเทคนิคในการให้ภาพที่คมชัดเกินความลึกประมาณ 1 มม. ระบบ DA-OCT ใหม่ที่อธิบายไว้ในBiomedical Optics Expressได้รวมการกระเจิงที่ลดลงโดยกำเนิดจากแหล่งกำเนิดแสง 1.3 µm เข้ากับการเพิ่มความลึกที่ทำได้โดยเรขาคณิตแบบสองแกน ผลลัพธ์: ความคมชัดของสัญญาณที่ได้รับการปรับปรุงพร้อมความลึกในการเจาะที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญจากรุ่นก่อน DA-OCT เข้าใกล้
เทคนิคใหม่นี้ทำงานโดยนำแสงไปที่วัตถุที่กำลังถ่ายภาพในมุมเล็กน้อย เครื่องตรวจจับได้รับการตั้งค่าในมุมที่เท่ากันและตรงข้ามกัน ทำให้เกิดการกำหนดค่าแบบสองแกน ซึ่งช่วยให้เครื่องตรวจจับได้รับประโยชน์จากมุมกระเจิงเล็กน้อยที่เกิดจากลักษณะทางกายภาพของวัตถุ “ด้วยการเอียงแหล่งกำเนิดแสงและเครื่องตรวจจับ โอกาสในการรวบรวมแสงที่กระเจิงในมุมแปลก ๆ จากความลึกของเนื้อเยื่อได้มากขึ้น” Evan Jelly ผู้เขียนคนแรกอธิบาย
คานขวาง: ใน OCT แบบสองแกน ลำแสง
และการสะท้อนของลำแสงจะเข้าและออกในมุมหนึ่ง โดยเก็บรายละเอียดจากความลึกกว่าเทคนิคแบบดั้งเดิมที่โฟกัสตรงเข้าและออกตรง เจลลี่ค้นพบว่าความลึกของจุดโฟกัสของแสงภายในเนื้อเยื่อทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากกับวิธีการทำงานแบบสองแกนใน OCT เนื่องจากระยะการมองเห็นในแนวแกนจะลดลงโดยเนื้อแท้เมื่อมุมเพิ่มขึ้น เขาจึงคิดค้นวิธีการสแกนโฟกัสของหน้าต่างที่แคบลงผ่านความลึกของเนื้อเยื่อต่างๆ แล้วรวมข้อมูลเป็นภาพเดียว เทคนิคนี้ใช้เลนส์ที่ปรับได้เพื่อประสานการเลือกระนาบโฟกัสกับการรับภาพ ทำให้ DA-OCT พร้อมระยะชัดลึกที่ปรับปรุง (DOF)
การออกแบบ DA-OCT ใช้การออกแบบสเปกโตรมิเตอร์แบบกำหนดเองตามสถาปัตยกรรมต้นทุนต่ำ และรวมกระจกระบบไมโคร-เครื่องกลไฟฟ้า (MEMS) สำหรับการสแกนด้วยลำแสงที่รวดเร็ว การประมวลผลด้วยความช่วยเหลือของหน่วยประมวลผลกราฟิกสร้างอัตราเฟรมที่ประมาณ 20 เฟรมต่อวินาที โดยดำเนินการสร้างภาพเชิงปริมาตรในไม่กี่วินาที ทีมงานได้ใช้วิธีลดจุดแบบหน้าต่างคู่ที่พัฒนาขึ้นก่อนหน้านี้เพื่อลดจุดด่างแบบเรียลไทม์
ลักษณะระบบเพื่อเปรียบเทียบ DA-OCT กับ OCT ทั่วไป Jelly และเพื่อนร่วมงานใช้ทั้งสองวิธีในการสร้างภาพหลอนของเนื้อเยื่อที่ซับซ้อน โดยเลียนแบบชั้นผิวหนัง ไขมัน และพังผืดหลายชั้น โดยมีเข็มขนาด 28 เกจที่สอดเข้าไป พวกเขายังถ่ายภาพหนูทดลองด้วยเข็มที่สอดเข้าไปในผิวหนัง
นักวิจัยใช้โหมดการถ่ายภาพสี่โหมด: OCT
บนแกนแบบธรรมดา; DA-ต.ค.; OCT บนแกนพร้อม DOF ที่ปรับปรุงแล้ว และ DA-OCT พร้อม DOF ที่ปรับปรุงแล้ว ในภาพหลอน พวกเขาดำเนินการสร้างภาพ DOF ที่ได้รับการปรับปรุงโดยการสแกนโฟกัสแบบออปติคัลจาก 500 ถึง 1400 µm โดยเพิ่มขึ้นทีละ 100 µm และต่อภาพเข้าด้วยกันระหว่างการประมวลผลภายหลัง สำหรับการถ่ายภาพในเนื้อเยื่อ นักวิจัยได้เฟรมภาพที่ซ้ำโดยโฟกัสของเลนส์ที่ปรับได้ซึ่งอยู่ที่ 500 ไมโครเมตร (3 เฟรม) 750 ไมโครเมตร (3 เฟรม) และ 1000 ไมโครเมตร (4 เฟรม) ภาพเหล่านี้ถูกรวบรวมเพื่อสร้างการสแกนเฉลี่ย 10 เฟรมด้วย DOF ที่ปรับปรุงแล้ว
ผู้ตรวจสอบหลักAdam Waxรายงานว่าสถาปัตยกรรมแบบสองแกนให้ความสามารถในการเจาะที่ดีขึ้นในทั้งแฟนทอมและสกินของเมาส์เมื่อเทียบกับ OCT บนแกนทั่วไป OCT แบบสองแกนสามารถถ่ายภาพปลายเข็มได้ 2 มม. ใต้ผิวของหนู เทียบกับ 1.2 มม. ที่ถือว่าเป็นความลึกของจุดสังเกตแบบดั้งเดิมของ OCT แบบเดิม
อดัม แว็กซ์ และ อีวาน เจลลี่ นักวิจัยของ Duke: Adam Wax นักวิจัยหลัก (ซ้าย) และผู้แต่งคนแรก Evan Jelly ความละเอียดของระบบ DA-OCT นั้นคล้ายคลึงกับระบบ OCT ทั่วไปเมื่อไม่มีเนื้อเยื่อกระเจิง แม้ว่าความละเอียดจะลดลงหลังจากเหตุการณ์การกระเจิงหลายครั้ง อย่างไรก็ตาม นักวิจัยพบว่า DA-OCT อนุญาตให้รักษาคอนทราสต์จากวัตถุลึกไว้ได้เมื่อใช้การเพิ่มประสิทธิภาพ DOF พวกเขายังทราบด้วยว่าในขณะที่โซนโฟกัสของระบบ DA-OCT ใกล้ 1–2 มม. เข้าไปในผิวหนังจะให้คอนทราสต์ของภาพที่ดีกว่าระบบ OCT แบบแกนร่วม การปรับปรุงนี้ขึ้นอยู่กับการทับซ้อนกันที่คงไว้ระหว่างการให้แสงและโฟกัสของลำแสงตรวจจับ
นอกจากนี้ นักวิจัยยังระบุด้วยว่าข้อดีของ DA-OCT จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อ anisotropy สูงเท่านั้น เช่นเดียวกับในเนื้อเยื่อชีวภาพหลายชนิด พวกเขาสังเกตว่าในขณะที่การถ่ายภาพที่ 1.3 µm จะเพิ่มการเจาะโดยเนื้อแท้ การลดลงของ anisotropy ของเนื้อเยื่อที่ความยาวคลื่น 1.3 µm จะจำกัดประโยชน์เพิ่มเติมของ OCT ที่ปรับปรุงคอนทราสต์แสดงภาพการรั่วไหลของหลอดเลือดในเรตินา
“งานวิจัยชิ้นนี้ช่วยให้เราเข้าใจหลักการพื้นฐานที่ขับเคลื่อนเทคนิคของเราได้ดีขึ้น และจัดทำแผนงานสำหรับสถานการณ์ที่อาจใช้ OCT แบบสองแกนสำหรับการเจาะลึกที่เหนือกว่า” Jelly อธิบาย
ต่อมาทีมงานได้พัฒนาอุปกรณ์พกพาที่สามารถดูแล ณ จุดดูแลได้ “สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมอุปกรณ์พกพาที่ทนทานซึ่งรักษาความคลาดเคลื่อนทางแสงอย่างสูงที่จำเป็นเพื่อรักษาความเหลื่อมล้ำระหว่างลำแสงทั้งสองซึ่งสร้างเอฟเฟกต์ DA” Jelly กล่าว “การออกแบบเบื้องต้นสำหรับเทคโนโลยีนี้กำลังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาสำหรับการใช้งานทางผิวหนังและทันตกรรม” บาคาร่าเว็บตรง
