Оптическая когерентная томография

Разработан метод оптической когерентной томографии (ОКТ) для получения изображений внутренней структуры биотканей, являющихся сильно рассеивающими и относительно слабо поглощающими средами. С использованием источников излучения ИК-диапазона с длительностью когерентности 30 фемтосекунд созданы оптические томографы для неповреждающей диагностики биотканей (в том числе эндоскопической) на глубину до 2 мм с пространственным разрешением до 10 мкм. Впервые получены оптические томограммы приповерхностных слоев внутренних органов человека в норме и патологии, включая онкологические заболевания. Разработан алгоритм восстановления параметров рассеяния биотканей по изображениям в ОКТ, позволяющий количественно описать их состояние. Получаемая информация недоступна для других существующих методов медицинской диагностики, включая компьютерную томографию и ультрасонографию.

Развитие метода оптической когерентной томографии, как одной из наиболее перспективных областей низкокогерентной волоконной интерферометрии, является основным научным направлением лабораторий высокочувствительных оптических измерений и биофотоники отдела когерентной оптики ИПФ РАН с середины 90-х г.г. и на ближайшую перспективу. В последние годы для повышения информативности разрабатываются поляризационные методы в оптической когерентной томографии, а также оптическая когерентная микроскопия (ОКМ). Метод ОКМ, который объединил в себе методы ОКТ и конфокальной микроскопии, позволил поднять пространственное разрешение до клеточного уровня (около 4 мкм). Исследуются как принципы создания компактного устройства для применения в клинике, так и принципы получения изображений реальной живой биоткани. На рис. 2 приведен внешний вид прибора для проведения оптической когерентной микроскопии.

Для сравнения на рис. 3 приведены изображения растений – листьев традесканции и томата, полученные методами ОКТ и ОКМ. Анализ изображений показывает, что в методе ОКМ достигнуто существенно более высокое пространственное разрешение.

На рис. 4 приведены ОКТ- и ОКМ- изображения образцов слизистой человека (Uterine cervix), полученных после удаления - ex vivo, в норме и при онкологии.

В настоящее время в отделе когерентной оптики ИПФ РАН проводятся работы по развитию и совершенствованию новых методов оптической когерентной томографии, увеличению чувствительности, разрешения, глубины наблюдения и быстродействия. В этой области ИПФ РАН имеет достижения мирового уровня, включая разработку высокочувствительных томографов для различных областей медицины. Развитие методов ОКТ и ОКМ приближает реализацию идеи оптической биопсии.