Tomografía de coherencia óptica

Tomografía de coherencia óptica
Tomografía de coherencia óptica de la yema del dedo.

El tomografía de coherencia óptica (OCT) es una técnica de imagen tomográfica óptica, no invasiva e interferométrica, que ofrece una penetración de milímetros (aproximadamente 2-3 mm en el tejido) con resolución axial y lateral de escala micrométrica. La técnica fue primero demostrada en 1991 con una resolución axial de ~30µm. Desde entonces, la OCT ha alcanzado una resolución submicrométrica en 2001 debido a la introducción de fuentes de luz de ancho de banda amplia (fuentes emitiendo longitudes de onda sobre un rango de ~100 nm). Ahora la OCT ha encontrado su lugar como una técnica de imagen ampliamente aceptada, especialmente en oftalmología, otras aplicaciones biomédicas, y la conservación de obras de arte.

Contenido

Introducción

Ideado primero en 1991 por Huang y otros, la tomografía de coherencia óptica (OCT) con capacidades de imagen de resolución micrométrica y de corte transversal se ha convertido en una prominente técnica biomédica de imagen de tejidos; es particularmente adecuada a las aplicaciones oftálmicas y otras imágenes de tejidos que requieren resolución micrométrica y profundidad de penetración milimétrica.[1] [2] La OCT también ha sido usada para varios proyectos de conservación de arte, donde es utilizada para analizar diferentes capas en una pintura. La OCT tiene ventajas críticas sobre otros sistemas de imagen médica. La ultrasonografía médica, la imagen por resonancia magnética (MRI) y la microscopía confocal no son adecuados para la imagen morfológica de tejidos: las primeros dos tienen pobre resolución; la última carece de profundidad de penetración milimétrica.[3] [4]

La OCT está basada en la interferometría de baja coherencia.[5] [6] [7]

En la interferometría convencional con la longitud de coherencia larga (interferometría láser), la interferencia de la luz ocurre sobre una distancia de metros. En OCT, esta interferencia es acortada a una distancia de micrómetros, gracias al uso de fuentes de luz de banda ancha (fuentes que pueden emitir luz sobre una amplia gama de frecuencias). La luz con amplio ancho de banda puede ser generada usando diodos superluminicentes (LEDs superbrillantes) o lásers con pulsos extremadamente cortos (lásers de femtosegundo). La luz blanca es también una fuente de banda ancha con energías más bajas.

La luz en un sistema de OCT es dividida en dos rayos -- un rayo de muestra (conteniendo el artículo de interés) y un rayo de referencia (usualmente un espejo). La combinación de la luz reflejada del rayo de muestra y la luz del rayo de la referencia da lugar a un patrón de interferencia, pero solamente si la luz de ambos rayos ha viajado la "misma" distancia óptica ("misma" significando una diferencia de menos que una longitud de coherencia). Explorando el espejo en el rayo de referencia, puede ser obtenido un perfil de reflectividad de la muestra (éste es dominio de tiempo OCT). Las áreas de la muestra que reflejan de vuelta mucha luz crearán mayor interferencia que las áreas que no lo hacen. Cualquier luz que esté fuera de la corta longitud de coherencia no interferirá. Este perfil de reflectividad, llamado A-scan, contiene información sobre las dimensiones y la localización espaciales de estructuras dentro del artículo de interés. Un tomógrafo de corte transversal (B-scan) puede ser alcanzado al combinar lateralmente una serie de estas exploraciones de profundidad axial (A-scan). Dependiendo del motor de imagen usado, es posible la imagen de cara (C-scan) a una profundidad adquirida.

La OCT es especialmente útil en oftalmología,dada la facilidad con que la luz alcanza las estructuras oculares en el segmento anterior y posterior. La ventaja en su aplicación en oftalmología es que la luz incide de forma directa sobre el tejido, sin la necesidad de utilizar un transductor. Para ello se precisa un medio óptico suficientemente transparente que permita obtener una señal detectable.

Las imágenes tomográficas obtenidas permiten el diagnóstico de patologías difíciles de identificar oftalmoscópicamente, pero, además, la capacidad de explorar la misma zona de la retina en diferentes ocasiones hace osible su monitorización. [8]

Referencias

  1. Huang D, Swanson EA, Lin CP, Schuman JS, Stinson WG, Chang W, Hee MR, Flotte T, Gregory K, Puliafito CA, et al. Optical coherence tomography. Science. 1991 Nov 22;254(5035):1178-81. PMID 1957169.
  2. Zysk AM, Nguyen FT, Oldenburg, AL, Marks, DL Boppart SA. Optical coherence tomography: a review of clinical development from bench to bedside. J Biomedical Optics, 12(5):051403, 2007
  3. W. Drexler, U. Morgner, R.K. Ghanta, J. S Schuman, F. X Kärtner, J.G. Fujimoto, Nature Medicine, 2001.
  4. S. C. Kaufman, D. C. Musch, M. W. Belin, E. J. Cohen, D. M. Meisler, W. J. Reinhart, I. J. Udell and W. S. V. Meter, "Confocal Microscopy: A Report by the American Academy of Ophthalmology", Ophthalmology, vol. 111, no. 2, pp. 396--496, 2004.
  5. S. J. Riederer, "Current technical development of magnetic resonance imaging," IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, vol. 19, no. 5, pp. 34--41, 2000. Available: ieee.org.
  6. M. Born and E. Wolf, Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light, Cambridge, Cambridge University Press, 1999.
  7. A. F. Fercher, K. Mengedoht, W. Werner, "Eye length measurement by interferometry with partially coherent light," Optics Letters vol. 13, no. 3, pp. 186-188, 1988. Available: opticsinfobase.org.
  8. “Tomografía de Coherencia Óptica (OCT)Funcionamiento y utilidad en patología macular (I)“. C. Griñó O.D. nº 8.293 F. Lugo médico oftalmólogo y cols. no. 427 junio

Véase también

Enlaces externos


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