Prezentacja programu PowerPoint

OCT – OPTYCZNA
TOMOGRAFIA
KOHERENCYJNA
Katarzyna Gwóźdź
Anna Kubiak
Michał Pruba
Plan prezentacji
2
1.
2.
3.
4.
5.
Koherencja światła
Działanie układu
Rodzaje OCT
Zastosowania
Bibliografia
Koherencja = spójność
3
Koherencja
Fale świetlne są spójne jeśli w wyniku ich
superpozycji powstaje pole interferencyjne.
Interferencja
Zjawisko powstawania nowego rozkładu
amplitudy przy nakładaniu się fal spójnych.
[1]
Rodzaje koherencji
4
Koherencja
Czasowa
Przestrzenna
Monochromatyczność
Punktowość
Koherencja czasowa
5
Korelacja fali samej z sobą po czasie Δt.
Rys.1 Fale harmoniczne odpowiadające światłu monochromatycznemu, paczka
falowa – złożenie fal harmonicznych [2]
Propagacja paczki falowej
6
W ośrodku dyspersyjnym coraz
mniejsze zlokalizowanie fali.
Bez dyspersji
[3]
Z dyspersją
Rozszerzenie paczki falowej w ośrodku
dyspersyjnym spowodowane różnymi
prędkościami przemieszczania się
kolejnych fal harmonicznych [4]
Koherencja przestrzenna
7
Korelacja fali samej z sobą po przesunięciu o Δx.
Zasada Huygensa - każdy punkt w który dociera fala
świetlna staje się źródłem nowej fali kulistej
[5]
Światło koherentne
8
[5]
Droga koherencji – odległość na jakiej światło pozostaje koherentne
Interferencja fal
9
Wysoka koherencja czasowa i
przestrzenna
Niska koherencja czasowa,
wysoka koherencja przestrzenna
Wysoka koherencja czasowa,
niska koherencja przestrzenna
[7]
OCT domena czasu
10
OCT domena częstotliwości
11
Brak ruchomego elementu, natychmiastowy A-scan
FD-OCT rozdzielenie przestrzenne
12
Siatka dyfrakcyjna rozdziela wiązkę, która pada na
rząd detektorów
SS-OCT rozdzielenie w czasie
13
Przestrajalny
laser
Fotodetektor
Okulistyka
14
Otrzymywanie wysokiej jakości obrazów przednich części oka i siatkówki.
Przez złożenie wyników kolejnych pomiarów powstaje obraz przekroju badanego obiektu,
a nałożenie kilku warstw pozwala otrzymać strukturę trójwymiarową.
Oko chore
zdrowe
Oko zdrowe
Źródło: http://www.machoy.com.pl/schorzenia_okulistyczne.html
Dodatkowe zastosowanie:
 dopasowanie soczewek kontaktowych (ustalenie kształtu rogówki),
 wyznaczenia stopnia utlenowania krwi w siatkówce (pomiar widma absorpcji).
Kardiologia
15
Źródło: Klinika Kardiologii i Chorób Wewnętrznych, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu
Obrazowanie tętnic wieńcowych w celu wczesnego wykrycia chorób układu krwionośnego.
Precyzyjne określenie wielkość implantowanego stentu, niezbędne do optymalizacji wyniku
interwencji chirurgicznej.
Dermatologia i kosmetologia
16
Wydawałoby się, że metoda OCT nie znajdzie zastosowania w tej dziedzinie,
ze względu na silne rozpraszanie, jednak używana jest do pomiaru rozmiarów
patologicznych zmian skórnych oraz zaawansowanej profilometrii blizn i zmarszczek.
Źródło: http://zdroow.pl/budowa-skory/
Stomatologia
17
Obrazowanie struktur zęba.
Używa się wówczas źródła światła o dłuższej fali (ok. 1500 nm),
ze względu na jego lepszą przenikalność przez materiał zęba.
Źródło: http://www.drbicuspid.com
Ciekawostka laboratoryjna
18
Naukowcy stosują OCT w szczegółowym obrazowaniu mózgów myszy za pomocą
przejrzystego „okna” – implantu zrobionego z dwutlenku cyrkonu wszczepionego
w czaszkę.
Źródło: http://www.osa-opn.org/home/articles/volume_22/issue_7
Biometria
19
Zapobieganie próbom oszustwa odczytu linii papilarnych, obrazów tęczówki itp.
http://docmanagement.com
Kryminalistyka
20
Badanie mikrośladów
http://clk.policja.pl/
Źródło: http://www.digitalmanagementblog.com/2014/02/13/digitalfingerprint-creating-new-trend-security/
Materiałoznawstwo
21
Nieinwazyjne pomiary grubości materiałów, badania i diagnostyki złożonych obiektów
rozpraszających:
grubych wafli silikonowych,
grubości wafli półprzewodnikowych,
chropowatości powierzchni,
obrazowania powierzchni i przekroju,
badania ubytku objętości,
niemetaliczne powłoki ochronne,
kompozyty polimerowe,
materiały optycznie anizotropowe,
inne obiekty niebiologiczne.
Metoda OCT przydaje się w zastosowaniach inżynieryjnych i przemysłowych tam, gdzie
należy zbadać trudno dostępne obszary i poznać ich wewnętrzną budowę
Renowacja dzieł sztuki
22
OCT umożliwia analizę struktur częściowo przezroczystych warstw przypowierzchniowych
obiektów na podłożu całkowicie nieprzejrzystym, pozwala na:
ustalenie ilości warstw, ich grubości, ciągłości i składu chemicznego,
dzięki czemu możliwe staje się rozpoznanie techniki wykonania,
historii i autentyczności obiektu zabytkowego;
monitorowanie zabiegów konserwatorskich w czasie rzeczywistym i ocena stanu
wcześniejszych konserwacji;
http://www.fizyka.umk.pl
reakcji obiektu na zmiany parametrów środowiska.
Renowacja dzieł sztuki
http://www.fizyka.umk.pl
23
OCT stwarza możliwość odróżnienia prawdziwej porcelany od wyrobów ceramicznych.
OCT znajduje zastosowanie w badaniach procesów korozji szkła witrażowego
i naczyniowego. Procesy te zachodzą tak wolno, że nie obserwuje się ich skutków
z perspektywy ludzkiej, jednak następuje minimalna zmiana składu chemicznego.
Zapis danych
24
OCT wykorzystuje się do badania gęstego zapisu danych na dyskach optycznych.
Dzięki dużej rozdzielczości układu możliwe byłoby kilkunastokrotne zwiększenie
pojemności dysków optycznych bez konieczności stosowania drogich laserów niebieskich.
http://zsp5.krosno.pl
Zastosowanie OCT - podsumowanie
25
Zastosowanie OCT
W medycynie:
okulistyka,
kardiologia,
dermatologia,
kosmetologia,
stomatologia.
Pozamedyczne:
materiałoznawstwo,
renowacja dzieł sztuki,
metoda gęstego zapisu danych,
kryminalistyka,
biometria.
Zalety OCT




Prowadzenie badań na żywych tkankach
Wysoka rozdzielczość
Brak konieczności przygotowywania próbek
Obrazy 3D
Bilbiografia
26
[1] http://pl.wikipedia.org/
[2] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/waves/wpack.html
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Wave_packet
[4] http://www.jick.net/~jess/hr/skept/GWP/
[5] http://electron6.phys.utk.edu/optics421/modules/m5/Coherence.htm
[6] http://www.ryerson.ca/~kantorek/ELE884/coherence.htm
[7] http://www.rp-photonics.com/coherence.html
[8] Materiały dr. hab. Jana Masajady http://www.if.pwr.wroc.pl/~masajada/
[9] http://www.thorlabs.de/index.cfm?
[10] M. Brezinski, Optical coherence tomography Principles and applications, Elsevier, 2006
[11] P. Tyczyński, A. Witkowski, N. Kukreja, P. Barlis, C. Di Mario Optical coherence tomography guidance during
percutaneous coronary intervention, Post Kardiol Interw 2009; 5, 3 (17):148-157
[12] M. Jabłoński, M. Koziński, M. Rychter, M. Radomski, T. Białoszyński, A. Sukiennik, J. Kubica
Optical coherence tomography – guided stent implantatnion, Kardiol Pol 2009; 67: 1140-1145
[13] P. Targowski, B. J. Rouba, P. Karaszkiewicz, M. Iwanicka, L. Tymińska-Widmer, T. Łękawa-Wysłouch,
E. A. Kwiatkowska, M. Sylwestrzak Optical Coherence Tomography OCT – a novel tool for art conservation and
cataloguing, Conservation News 26/2009
[14] DiagNova Technologies, Optical Coherence Tomography (OCT)
[15] B. E. Bouma, G. J. Tearney Handbook of Optical Coherence Tomography , Informa Healthcare 2009