1 prezentacja popularnonaukowaSpektralna tomografia optyczna SOCT prezentacja popularnonaukowa Anna Szkulmowska Zespół Fizyki Medycznej Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

2 Do czego służy Tomografia Optyczna?Patrząc widzimy powierzchnie, a chcemy zobaczyć przekrój bez rozcinania.

3 Jak działa Tomografia Optyczna?Obiekt składa się z szeregu półprzepuszczalnych warstw: A Nie można odróżnić światła pochodzącego od różnych warstw i dlatego nie można ocenić ani kolejności ani grubości tych warstw

4 Światło w układzie tomografu optycznegoDioda 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

5 Światło w układzie tomografu optycznegoDioda 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 Światło rozprasza się na obiekcie i odbija się od zwierciadła. Obie wiązki wracają do układu.

6 Światło w układzie tomografu optycznegoDioda Widmo światła Obiekt  Światło z diody pada na kostkę, która dzieli światło na dwie wiązki. Po kolejnym przejściu przez kostkę światłodzielącą światło pochodzące z obiektu interferuje ze światłem odbitym od zwierciadła. Sygnał świetlny rejestrowany jest w spektrometrze. Jedna wiązka pada na obiekt, druga pada na zwierciadło odniesienia. Zwierciadło Światło rozprasza się na obiekcie i odbija się od zwierciadła. Obie wiązki wracają do układu.

7 Jak powstaje pojedyncza linia tomogramu?Dioda Widmo światła Brak obiektu  Jeśli spektrometr rejestruje tylko sygnał odniesienia ze zwierciadła, to widmo tego światła będzie takie, jak widmo świecącej diody. Analiza sygnału wykaże, że nie został zarejestrowany żaden obiekt. analiza Zwierciadło z

8 Jak powstaje pojedyncza linia tomogramu?Dioda z1 z Widmo światła Obiekt  analiza Rejestrowany sygnał niesie informacje o położeniu warstw na których rozproszyło się światło. Położenie obiektu będącego pojedynczą warstwą po analizie będzie zaznaczone pikiem. Zwierciadło z

9 Jak powstaje pojedyncza linia tomogramu?Dioda superluminescencyjna z2 z Spektrometr Obiekt  analiza Częstość modulacji widma jest proporcjonalna do różnicy dróg optycznych między zwierciadłem, a obiektem. Zwierciadło z

10 Jak powstaje pojedyncza linia tomogramu?Dioda superluminescencyjna z3 z Spektrometr Obiekt  analiza Im większa jest częstość modulacji widma światła, tym bardziej przesuwa się pik odpowiadający położeniu obiektu. Zwierciadło z

11 Jak powstaje pojedyncza linia tomogramu?Dioda superluminescencyjna z1 z2 z3 z Spektrometr Obiekt  analiza Jeśli obiekt składa się z wielu warstw, sygnał pomiarowy jest złożeniem sygnałów pochodzących od pojedynczych warstw. Analiza numeryczna pozwala odtworzyć strukturę osiową całego obiektu z1 z2 z3 Zwierciadło z Pojedyncza linia tomogramu

12 Pojedyncza linia tomogramuObiekt składa się z trzech dobrze rozdzielonych warstw, które równo rozpraszają światło (poglądowe przedstawienie). z Obiekt jest strukturą ciągłą i składa się z wielu warstw, które są mniej lub bardziej rozpraszające (pomiar rzeczywisty). Własności rozpraszające poszczególnych warstw mogą być zakodowane w wysokości sygnału... ... lub zakodowane kolorami

13 Tomogram dwuwymiarowyWiele 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

14 Spektralna tomografia optyczna SOCT w okulistyce

15 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

16 Okulista chciałby widzieć przekrój jak w atlasach!Tomografia optyczna mu to umożliwia!

17 Toruńskie tomogramy jak przekroje z atlasu!Plamka żółta Plamka ślepa  Zespół Fizyki Medycznej, UMK Rogówka Tęczówka  Zespół Fizyki Medycznej, UMK  Zespół Fizyki Medycznej, UMK

18 Toruński tomograf optyczny Zespół Fizyki Medycznej UMK w Toruniu

19 Plamka żółta - patologie Zespół Fizyki Medycznej, UMK Zdrowa 0.5 mm 0.5 mm  Zespół Fizyki Medycznej, UMK Odwarstwienie 0.5 mm  Zespół Fizyki Medycznej, UMK 0.5 mm Zwyrodnienie

20 Tęczówka – patologie Zdrowa Podejrzenie nowotworu Nowotwór Zespół Fizyki Medycznej, UMK Podejrzenie nowotworu  Zespół Fizyki Medycznej, UMK Nowotwór  Zespół Fizyki Medycznej, UMK

21 Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.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.