Prezentacja popularnonaukowa
advertisement
UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Spektralna tomografia optyczna SOCT prezentacja popularnonaukowa Anna Szkulmowska Zespół Fizyki Medycznej Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA Do czego służy Tomografia Optyczna? UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Patrząc widzimy powierzchnie, a chcemy zobaczyć przekrój bez rozcinania. SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Jak działa Tomografia Optyczna? Obiekt składa się z szeregu półprzepuszczalnych warstw: A A Nie można odróżnić światła pochodzącego od różnych warstw i dlatego nie można ocenić ani kolejności ani grubości tych warstw SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA Światło w układzie tomografu optycznego UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Dioda Widmo światła Obiekt Światło z diody pada na kostkę, która dzieli światło na dwie wiązki. Jedna wiązka pada na obiekt, druga pada na zwierciadło odniesienia. Zwierciadło SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA Światło w układzie tomografu optycznego UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Dioda Widmo światła Obiekt Światło z diody pada na kostkę, która dzieli światło na dwie wiązki. Jedna wiązka pada na obiekt, druga pada na zwierciadło odniesienia. Światło rozprasza się na obiekcie i odbija się od zwierciadła. Obie wiązki wracają do układu. Zwierciadło SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA Światło w układzie tomografu optycznego UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Dioda Widmo światła Obiekt Światło z diody pada na kostkę, która dzieli światło na dwie wiązki. Po kolejnym przejściu przez kostkę światłodzielącą Jedna wiązka pada na obiekt, druga światło pochodzące z obiektu pada na zwierciadło odniesienia. interferuje ze światłem odbitym Światło rozprasza się na obiekcie i od zwierciadła. odbija się od zwierciadła. Zwierciadło Sygnał świetlny rejestrowany Obie wiązki wracają do układu. jest w spektrometrze. SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA Jak powstaje pojedyncza linia tomogramu? UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Dioda Widmo światła Brak obiektu Jeśli spektrometr rejestruje tylko sygnał odniesienia ze zwierciadła, to widmo tego światła będzie takie, jak widmo świecącej diody. analiza z Zwierciadło Analiza sygnału wykaże, że nie został zarejestrowany żaden obiekt. SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA Jak powstaje pojedyncza linia tomogramu? UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Dioda z1 z Widmo światła Obiekt analiza Rejestrowany sygnał niesie informacje o położeniu warstw na których rozproszyło się światło. z Zwierciadło Położenie obiektu będącego pojedynczą warstwą po analizie będzie zaznaczone pikiem. SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA Jak powstaje pojedyncza linia tomogramu? UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Dioda superluminescencyjna z2 Spektrometr z Obiekt analiza z Zwierciadło Częstość modulacji widma jest proporcjonalna do różnicy dróg optycznych między zwierciadłem, a obiektem. SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA Jak powstaje pojedyncza linia tomogramu? UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Dioda superluminescencyjna z3 Spektrometr z Obiekt analiza Im większa jest częstość modulacji widma światła, tym bardziej przesuwa się pik odpowiadający położeniu obiektu. z Zwierciadło SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA Jak powstaje pojedyncza linia tomogramu? UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Dioda superluminescencyjna Spektrometr z1 z2 z3 z Obiekt analiza Jeśli obiekt składa się z wielu warstw, sygnał pomiarowy jest złożeniem z1 z2 z3 sygnałów pochodzących od pojedynczych warstw. Analiza numeryczna pozwala z Zwierciadło odtworzyć strukturę osiową Pojedyncza linia tomogramu całego obiektu SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA Pojedyncza linia tomogramu UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ z1 z2 z3 z Obiekt składa się z trzech dobrze rozdzielonych warstw, które równo rozpraszają światło (poglądowe przedstawienie). Własności rozpraszające poszczególnych warstw mogą być zakodowane w wysokości sygnału... Obiekt jest strukturą ciągłą i składa się z wielu warstw, które są mniej lub bardziej rozpraszające (pomiar rzeczywisty). ... lub zakodowane kolorami SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Tomogram dwuwymiarowy Wiele pomiarów pojedynczych linii, jeden obok drugiego (pionowe linie na rysunku) tworzą dwuwymiarowy obraz przekroju badanego obiektu wzdłuż kierunku (czerwona strzałka) przesuwania wiązki światła. Zespół Fizyki Medycznej, UMK pojedyncza linia dwuwymiarowy tomogram SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Spektralna tomografia optyczna SOCT w okulistyce SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Co widzi okulista dostępnymi mu technikami? Fragment siatkówki – obraz dna oka z fundus kamery Czerwone ramki pokazują położenie fragmentów oka widocznych na obrazach po lewej Obraz rogówki, tęczówki i soczewki z lampy szczelinowej SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Okulista chciałby widzieć przekrój jak w atlasach! Tomografia optyczna mu to umożliwia! SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Toruńskie tomogramy jak przekroje z atlasu! Plamka żółta Plamka ślepa Zespół Fizyki Medycznej, UMK Rogówka Zespół Fizyki Medycznej, UMK Tęczówka Zespół Fizyki Medycznej, UMK SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA Toruński tomograf optyczny UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Zespół Fizyki Medycznej UMK w Toruniu SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA 0.5 mm 0.5 mm Zwyrodnienie Odwarstwienie Zespół Fizyki Medycznej, UMK Zespół Fizyki Medycznej, UMK 0.5 mm Zdrowa Zespół Fizyki Medycznej, UMK 0.5 mm UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Plamka żółta - patologie SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA Tęczówka – patologie UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Zdrowa Zespół Fizyki Medycznej, UMK Zespół Fizyki Medycznej, UMK Podejrzenie nowotworu Nowotwór Zespół Fizyki Medycznej, UMK SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA UMK, INSTYTUT FIZYKI, ZESPÓŁ FIZYKI MEDYCZNEJ Zakończenie Spektralna tomografia optyczna SOCT jest wysokorozdzielczą, nieinwazyjną i bezdotykową techniką obrazowania wewnętrznej struktury obiektów słabo rozpraszających światło. Najszersze zastosowanie metoda ta znalazła w obrazowaniu biomedycznym, w szczególności w okulistyce. Pierwszymi na świecie naukowcami, którzy praktycznie wykorzystali metodę SOCT pokazując w 2002 r. obrazy przekroju oka ludzkiego in vivo byli fizycy z Zespołu Fizyki Medycznej Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. SPEKTRALNA SPEKTRALNA TOMOGRAFIA TOMOGRAFIA OPTYCZNA OPTYCZNA
