03.11.2021

Obrazowanie STOC

Konwencjonalna skaningowa tomografia optyczna z detekcją w dziedzinie Fourierowskie (ang. Fourier-Domain Optical Coherence Tomography, FD-OCT) łączy bramkowanie czasowe z konfokalnym, umożliwiając szybkie, wysokiej rozdzielczości obrazowanie przekrojów siatkówki ludzkiej. Klasyczna FD-OCT nie zapewnia jednak wysokiej rozdzielczości obrazów zewnętrznych warstw siatkówki ze względu na aberracje oka i zasadniczy kompromis pomiędzy głębokością obrazowania a rozdzielczością poprzeczną.

Ten kompromis jest redukowany przez metodę pełno-polowej OCT (FF-OCT), która wykorzystuje dwuwymiarową kamerę zamiast jednoelementowej fotodiody. Jednak próba zwiększenia szybkości obrazowania FF-OCT poprzez detekcję w domenie Fouriera (FD) spowodowała kolejne poważne ograniczenie – spójność przestrzenna lasera generuje artefakty koherentne, co zmniejsza rozdzielczość przestrzenną.

Aby rozwiązać ten problem, opracowaliśmy nowy sposób kontroli fazy optycznej o nazwie STOC (Spatio-Temporal Optical Coherence). Zastosowanie STOC do pełnopolowej optycznej koherentnej tomografii Fouriera (FD-FF-OCT) nazywane jest tomografią STOC (STOC-T) lub obrazowaniem STOC i umożliwiło uzyskanie in vivo wysokorozdzielczych, wolumetrycznych obrazów skóry [1], siatkówki [2] i rogówki [3]. Dodatkowo, w naszej metodzie aberracje geometryczne są usuwane numerycznie, dzięki czemu uzyskujemy wysokorozdzielcze trójwymiarowe obrazy obiektów biologicznych na poziomie pojedynczych komórek [4,5].

Fig. 1. STOC imaging enables high-resolution imaging of the retina by spatial phase modulation (a). Computational aberration correction enables to correct the data in post-processing to remove aberrations (b). By repeating measurements at different locations, and stitching together the resulting images we obtain high fidelity wide area retinal images (c).

Tekst: dr Dawid Borycki, e-mail: dborycki@ichf.edu.pl

Referencje:

  1. Borycki, D., et al., Spatiotemporal optical coherence (STOC) manipulation suppresses coherent cross-talk in full-field swept-source optical coherence tomography. Biomed Opt Express, 2019. 10(4): p. 2032-2054.
  2. Stremplewski, P., et al., In vivo volumetric imaging by crosstalk-free full-field OCT. Optica, 2019. 6(5): p. 608-617.
  3. Auksorius, E., D. Borycki, and M. Wojtkowski, Crosstalk-free volumetric in vivo imaging of a human retina with Fourier-domain full-field optical coherence tomography. Biomed Opt Express, 2019. 10(12): p. 6390-6407.
  4. Auksorius, E., et al., In vivo imaging of the human cornea with high-speed and high-resolution Fourier-domain full-field optical coherence tomography. Biomed Opt Express, 2020. 11(5): p. 2849-2865.
  5. Borycki, D., et al., Computational aberration correction in spatiotemporal optical coherence (STOC) imaging. Opt Lett, 2020. 45(6): p. 1293-1296.