Optik Coherence Elastography (OCE), mikrometre ölçeklerinde katı olmayan, yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte elektrotların mekanik özelliklerini haritalama konusunda ortaya çıktı. Optik Coherence Tomografi (OCT)'nin derinlikli görüntüleme yeteneklerinin elastografik ilkeleriyle birleştirerek, OCE, mikrometre ölçeklerdeki sertlik ve vizolojinin değerlendirilmesine olanak sağlar.

Optik Coherence Elastography

OCE'nin yeniden şekillendirmesini takdir etmek, o zaman gençlerin modulus veya hearulus gibi mekanik özellikleri anlamak önemlidir. OCE, küçük bir kuvvet uygulamakla birlikte örnekleyici, mekanik veya termal - ve görüntülenen medyadaki yerinden 1-2 mm derinliklere kadar görüntü oluşturabilir.Bu, o zaman, ince dokular için ideal bir harita haline gelir.

Görüntüleme Teknolojisinde Gelişim

Işık kaynağı teknolojisindeki son gelişmeler, OCE inovasyonunun birincil bir sürücüsü olmuştur. Erken sistemler sınırlı bant genişliğine sahip süper ışık diyot diyot diyotları üzerinde yoğunlaşmıştır, aksi takdirde nm 1 boyutlu optik dalgalar ile yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunur.

Ultra-Broadband Işık Kaynağı

Ultra-broadband kaynakları sadece çözüm geliştirmez, ancak aynı zamanda sinyal-to-noise oranını spekülasyon azaltımı ile geliştirir ve karmaşık özel kurulumlar olmadan elde etmek için kritiktir.

Adaptif Optik ve Derinlik Çözülen Görüntüleme

Adaptive optik (AO) teknolojiler, astronomi ve mikroskobundan ödünç alınan teknolojiler, şimdi, OCE'ye örnek olarak uyarlanmış, yüzeysel varyasyonlar ve refraktif indeks yanlış uyumlar için koherensating, AO-OCE, heterojen örneklerde yüksek çözünürlükte bile uygulanabilir.Bu özellikle de çok sayıdan elde edilebilir bir şekilde, çok sayıdaki sertliği ve filmdeki derileri ve yırtıpları ayırt etmek gibi.

Geliştirilmiş Data Processing Algorithms

Raw OCE verileri, güvenilir mekanik parametreleri elde etmek için sofistike bir işleme gerektiren karmaşık yerleri içerir. Hesaplama algoritmalarında yenilikler, özellikle de U-Nets ve convolutional sinir ağları (CNN) gibi, OCE analizlerinin hızını ve doğruluğunu doğrudan yeniden yapılandırabilir. Geleneksel faza duyarlı yöntemler, aralıksız zaman ayırma süresini milisaniyelere kadar azaltır.

Elastogram Reconstruction için Makine Öğrenme

En etkili yeniliklerden biri, tahmin edilen fiziksel kısıtlamaların kullanılmasını sağlamak için, PINN tabanlı OCE, uygulanan stres alanında tam anlamıyla gerekli olan bilgileri olmadan sayısal olarak modüle edilebilir.Bu ağlar, tarihsel olarak büyük bir sınırlamaya sahip olan diğer bir yaklaşımla sınırlı sayıdaki otoencodersın, tahmin edilen sertlik ve eserlerin fiziksel kısıtlamaların ortadan kaldırılmasına olanak sağlar.

GPU Acceleration ile Gerçek Zaman İşleme

Grafik işleme birimleri (GPU) kullanarak paralel işlem, şimdi gerçek zamanlı OCE görüntüleme ekran oranlarında gerçek zamanlı olarak sağlar. Araştırmacılar, optik işlem haritalarının güncellendiği canlı elastography video akışlarını, pre-santrik akışların alt-saniyesel akışlar boyunca tarandığı yerde, OCE'nin klinik iş akışları için kritik hale getirilmesini sağlar.

Diğer Modalitelerle entegrasyon

Tek görüntüleme tekniği, aynı uzaysal bağlamda tam bir doku veya malzeme statüsü sağlayabilir. Multimodal entegrasyonu, OCE'nin tamamlayıcı yöntemlerle bir araya gelmesiyle, araştırmacılar aynı uzaysal bağlamda mekanik özellikleri, moleküler veya fonksiyonel bilgileri aynı şekilde ilişkilendirebilir. Örneğin, oCE'yi floresan görüntüleme ile kayıt altına almak, kanser biyopsilerinde aynı zamanda biyomarker ifadenin eş zamanlı olarak değerlendirilmesine olanak tanır.

OCE-OCT Multimodal Sistemleri

OCE ve OCT aynı görüntüleme motorunu paylaştığı için, onları basit bir sistem hem yapısal OCT görüntüleri (tahkem, kuşluk, ya da anjiografi) ve OCE elastogramları karakterize ederken, OCT / OCE, lipital biyomekanikleri ve calcificationleri ortaya çıkarabilir ve OCE, fibrous cap’un sertliksizliğine karşı önlem alır.

Hybrid OCE-Ultrasound Approaches

Daha derin penetrasyon için, bazı gruplar OCE'yi ultrason elastography ile birleştiren karma sistemler geliştiriyorlar. İşte OCT, saf OCE'nin ötesine geçen lezyonlar için ilgili olduğu yerde, yüzeysel sertliklerin korelasyonelasyonelasyonelasyonelasyonelleri ile daha derinleştirici medya ve görüntü kayıt algoritmaları kullanılarak kayıt altına alınmasıyla ilgili.

Mekanik Excitation Yöntemlerinde Yenilikçiler

OCE, örnekleme yöntemleri, bir pastazoelektrik hareket cihazı, mikrometre ölçeklerinde dinamik vibratörü veya akustik radyasyon kuvveti kullanarak ortaya çıkan son yenilikler, daha kontrollü ve çok yönlü bir excitation schedule. Örneğin, lazer-indüklenmiş kalibre edici katlar üretebilen, yüzey kaplamalarını ölçmek için uygun yüksek seviyeli kaplamalar veya deri tabakalarını ölçümler üretebilir. Alternatif olarak, yüzey akustik dalgalar (SAW) tarafından başlatılan bir uyarıcı, örneğin, lazer-indüklenmiş bir yükleyicisi ile oluşturulan dalgalar üretebilir.

İletişimsiz ve non-Invasive Excitation

Kombinasyon veya cilt en aza indirmek için, transkriptleri içeren ve daha önce tüm sistem için kompakt ve el-dilmiş bir diğer heyecan verici mikronoptikler için klinik kullanımdadır.Bu transdüserler yüksek uzaysal hassasiyetle gömülür.Bu transdüserler OCT'leri ile entegre edilebilir.

Yenilikçi OCE Tekniklerinin Uygulamaları

Yukarıda açıklanan teknolojik gelişmeler, OCE için uygulama alanını büyük ölçüde genişletti. Aşağıdaki liste, OCE'nin önemli bir etki yaptığı önemli alanları vurgulamaktadır, ancak alan hızla büyümeye devam ediyor.

  • [FONT:0) Kanserli dokular genellikle yoğun hücresel ve desmoplastik reaksiyonlar nedeniyle daha iyileştirici değişiklikleri tespit edebilir. OCE, memeten daha iyi veya ultrasonografiden daha iyi bir şekilde tespit edebilir.
  • [FONT:0] Doku mühendisliği araştırmalarının incelenmesi:[Dönetici: [Dönder: 0:1] Sördülün mekanik özelliklerini doğrudan hücre davranışını ve doku yeniden canlandırarak yeniden tasarlamayı sağlar. OCE, hidrojekte edici ve hücreli olmayan matrislerin düzgünliğini değerlendirmek için kullanılmıştır.
  • [FONT:0) Mühendislikte malzeme bütünlüğüne değer vermek: In non-ray or ultrason, OCE henüz yüksek çözünürlük ve başarısızlık analizi için bir araç olarak yol katıyor, alt-surface delaminasyonları, mikro-cracks ve geleneksel stres kalıpları polimerlerde, seramikler ve kompozitler.
  • [FONT:0) Tedavi müdahalelerini izlemek: OCE, kanser, radyasyon veya termal ablasyon gibi tedavilere nasıl cevap verebilir, OCE, ilaç tedavisini takiben, tedavi edici bir işaretleyici sunmak için kullanılmıştır. benzer şekilde, in dermatoloji, OCE yara iyileşmesi veya tıbbi ajanlar uygulama sırasında deride değişiklikler yapar, ürün geliştirme ve klinik denemeler için objektif ölçümler sağlar.
  • [FONT:0]Ophthalmic biomechanics:[Dönetici:[Dönetici:0) Korfus ve sklera, tüm koreadaki katılık ve ince yapı nedeniyle OCE için uygundur. Klinik OCE sistemleri şimdi keratoconus, post-refrüaktif cerrahi ektazi ve glaucoma ile korelasyonları ölçmeye yardımcı olur.

Meydanlar ve Güncel Sınırlar

Hızlı ilerlemeye rağmen, OCE'den önce birkaç zorluk yaygın klinik ve endüstriyel dağıtım elde edebilir. Önemli bir sorun, bu tür basitleme protokollerinin sınırlı derinliğidir - genel olarak 2-3 mm'den daha az transkript dokular için. OCE önlemler, ancak bu, mutlak sertlik bilgisinin uygulanması veya kalp gibi daha derin organlara dönüştürülmesi gerekir.Sıklama modellerinde sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık problemlere ihtiyaç duyulabilir ve test edilebilirliği azaltılır.

Hareket eserleri in vivo görüntüleme için başka bir engel oluşturur. Respiratory ve kardiyak hareket şu anda yerinden edilme ölçümlerini bozabilir, özellikle de faza duyarlı OCE. Yüksek hızlı satın alma ve hareket gating teknikleri bunu hafifletir, ancak daha uygun fiyatlı ve portatif donanım ve yazılımlar talep ederler. Ek olarak, ultra-broadband lazerlerin maliyeti ve yüksek hızlı kameraların maliyeti şu anda OCE'yi iyi finanse edilen araştırma laboratuvarları için kısıtlar.

Future Yol Tarifi

Devam eden araştırmalar, bu sınırlamaları ele almayı ve OCE'yi yeni alanlara itmeyi amaçlamaktadır. Miniaturizasyon en üst önceliktir: lazer kaynağını birleştiren el OCE probeleri, birincil bakım kliniklerinde ve hareketleyicileri tek bir ergonomik birim haline getirebilir. Photonic bütünleşik devreler (PICs) yara izleme için bir yol sunar.

Gerçek Zamanlı Multi Zamanlı Görüntüleme

Başka bir sınır gerçek zamanlı 3D OCE. Şimdiki sistemler genellikle bir kesitsel dilim (B-scan) bir seferde tek bir kesitsel dilim (B-scan) elde etmek mümkün değildir. Daha hızlı lazerler ve paralel algılama şemalarını kullanarak - bir line-field OCT veya tam-field OCT gibi - bu tür veriler, fibrous dokularımın davranışlarıyla ilgili elastografi verileri elde etmek için kritik olabilir, bu da 4D OCE (3D alanı + zaman)

Standartlaştırılmış Protokoller ve Klinik Çeviri

OCE rutin bir klinik araç haline gelmek için, standart protokollerin geliştirilmesi gerekir. Uluslararası Optik ve Fotonikler (SPIE) ve diğer organlar, kalibrasyon, ölçüm prosedürleri ve OCE'nin raporlanması için gerekli olan temel ilkeler için (FDA, CE işareti) ile ilgili olarak, önümüzdeki birkaç yıl içinde korelasyon biyomekanik veya cilt kanseri marj değerlendirmeleri için - bekleniyor.

Otomatik Tanık için Yapay Zeka ile entegrasyon

İşleme hızının ötesinde, AI, yüksek hassasiyet ve spesifikite ile ilgili katı şüpheli bölgelerin standart bileşenleri haline gelebilir ve doktorlar üzerindeki yükü azaltır. Ayrıca, AI, diğer görüntüleme yöntemleri ile ilgili sert ölçümleri ve hasta tarihini kapsamlı bir risk değerlendirme sağlamak için eğitilebilir.

Yeni Malzeme Bilimi Uygulamalarına Genişleme

Malzemeler bilimi, OCE'nin, ince filmlerin mekanik özelliklerini, kaplamaları, yapıştırıcıları ve mikroelektronik ve nanoteknolojiler için ilgili ölçeklerde basılı elektronikleri değerlendirebilir. Örneğin, OCE, kaliteli güvence için geri bildirimde bulunabilir.

Donanım yenilikleri, makine öğrenmesi ve multimodal entegrasyonu, optik Coherence Elastography'nin malzeme mülkiyet değerlendirmesi için bir birincil teknik olarak gelişmeye devam edeceğini garanti eder. derinlik penetrasyonu, niceliksel doğruluk ve maliyet açık kalırken, yörünge yaygın klinik ve endüstriyel uygulamaya taşınır.