Tomografía de coherencia óptica

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Tomografía de coherencia óptica
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Tomografía de coherencia óptica de la yema del dedo

La tomografía de coherencia óptica o tomografía óptica coherente (TCO u OCT) es una técnica de imagen tomográfica óptica, no invasiva e interferométrica que ofrece una penetración de milímetros (aproximadamente 2-3 mm en el tejido o material de que se trate) con resolución axial y lateral de escala micrométrica. La técnica se demostró por primera vez en 1991 con una resolución axial de ~30 µm. En el 2001 la TCO alcanzó una resolución submicrométrica debido a la introducción de fuentes de luz de banda amplia (fuentes que emiten longitudes de onda sobre un rango de ~100 nm). Ahora la TCO es una técnica de imagen ampliamente aceptada, especialmente en oftalmología, otras aplicaciones biomédicas, y la conservación de obras de arte.

Introducción

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Tomografía de ojo. Abajo el corte transversal del globo ocular mostrando una enfermedad en el espesor de su pared.

Ideada en 1991 por Huang y otros, la tomografía de coherencia óptica (TCO), con capacidades de imagen de resolución micrométrica y de corte transversal, se ha convertido en una prominente técnica biomédica de visualización de tejidos; es particularmente adecuada para las aplicaciones oftálmicas y otras imágenes de tejidos que requieren resolución micrométrica y profundidad de penetración milimétrica.[1]​[2]​[3]​

La TCO también se ha usado para varios proyectos de conservación de arte, donde sirve para analizar las diferentes capas de una pintura.

La TCO tiene ventajas críticas sobre otros sistemas de imagen médica. La ultrasonografía médica, la imagen por resonancia magnética (MRI) y la microscopía confocal no son adecuadas para la imagen morfológica de tejidos: las primeras dos tienen escasa resolución; la última carece de profundidad de penetración milimétrica.[4]​[5]​

La TCO está basada en la interferometría de baja coherencia.[6]​[7]​[8]​

En la interferometría convencional con la longitud de coherencia larga (interferometría láser), la interferencia de la luz ocurre sobre una distancia de metros. En la TCO, esta interferencia se acorta a una distancia de micrómetros, gracias al uso de fuentes de luz de banda ancha (fuentes que pueden emitir luz de una amplia gama de frecuencias). La luz de gran ancho de banda puede generarse con un diodos superluminiscentes (LEDs superbrillantes) o láseres con pulsos extremadamente cortos (láseres de femtosegundo). La luz blanca es también una fuente de banda ancha con energías más bajas.

La luz en un sistema de TCO es dividida en dos rayos: un rayo de muestra (que contiene el objeto de interés) y un rayo de referencia (usualmente un espejo). La combinación de la luz reflejada del rayo de muestra y la luz del rayo de la referencia da lugar a un patrón de interferencia, pero solamente si la luz de ambos rayos ha viajado la "misma" distancia óptica ("misma" significa una diferencia de menos de una longitud de coherencia). Explorando el espejo en el rayo de referencia, puede obtenerse un perfil de reflectividad de la muestra (éste es dominio de tiempo TCO). Las áreas de la muestra que reflejan mucha luz crean mayor interferencia que las áreas que no lo hacen. Cualquier luz que esté fuera de la corta longitud de coherencia no interfiere. Este perfil de reflectividad, llamado A-scan, contiene información sobre las dimensiones y la localización espaciales de estructuras situadas dentro del objeto de interés. Un tomógrafo de corte transversal (B-scan) puede ser alcanzado al combinar lateralmente una serie de estas exploraciones de profundidad axial (A-scan). Dependiendo del motor de imagen usado, es posible la imagen de cara (C-scan) a una profundidad adquirida.

La TCO es especialmente útil en oftalmología, dada la facilidad con que la luz alcanza las estructuras oculares en las cámaras anterior y posterior. La ventaja en su aplicación en oftalmología es que la luz incide de forma directa sobre el tejido, sin la necesidad de utilizar un transductor. Para ello se precisa un medio óptico suficientemente transparente (como el humor vítreo) que permite obtener una señal detectable.[9]​
Las imágenes tomográficas obtenidas permiten el diagnóstico de enfermedades difíciles de identificar oftalmoscópicamente, pero, además, la capacidad de explorar varias veces la misma zona de la retina en diferentes momentos, hace posible su monitorización y seguimiento.[10]​

Referencias

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  1. ↑ Huang D, Swanson EA, Lin CP, Schuman JS, Stinson WG, Chang W, Hee MR, Flotte T, Gregory K, Puliafito CA, et al. Optical coherence tomography. Science. 1991 Nov 22;254(5035):1178-81. PMID 1957169.
  2. ↑ Zysk AM, Nguyen FT, Oldenburg, AL, Marks, DL Boppart SA. Optical coherence tomography: a review of clinical development from bench to bedside. J Biomedical Optics, 12(5):051403, 2007
  3. ↑ Heiferman MJ, Fawzi AA - Progression of subclinical choroidal neovascularization in age-related macular degeneration. PLoS ONE 14(6): e0217805.
  4. ↑ W. Drexler, U. Morgner, R.K. Ghanta, J. S Schuman, F. X Kärtner, J.G. Fujimoto, Nature Medicine, 2001.
  5. ↑ S. C. Kaufman, D. C. Musch, M. W. Belin, E. J. Cohen, D. M. Meisler, W. J. Reinhart, I. J. Udell and W. S. V. Meter, "Confocal Microscopy: A Report by the American Academy of Ophthalmology", Ophthalmology, vol. 111, no. 2, pp. 396-496, 2004.
  6. ↑ S. J. Riederer, "Current technical development of magnetic resonance imaging," IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, vol. 19, no. 5, pp. 34-41, 2000. Available: ieee.org.
  7. ↑ M. Born and E. Wolf, Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light, Cambridge, Cambridge University Press, 1999.
  8. ↑ A. F. Fercher, K. Mengedoht, W. Werner, "Eye length measurement by interferometry with partially coherent light," Optics Letters vol. 13, no. 3, pp. 186-188, 1988. Available: opticsinfobase.org.
  9. ↑ Rovere, Giuseppe; Nadal-Nicolás, Francisco M.; Agudo-Barriuso, Marta; Sobrado-Calvo, Paloma; Nieto-López, Leticia; Nucci, Carlo; Villegas-Pérez, María P.; Vidal-Sanz, Manuel (1 de julio de 2015). «Comparison of Retinal Nerve Fiber Layer Thinning and Retinal Ganglion Cell Loss After Optic Nerve Transection in Adult Albino Rats». Investigative Ophthalmology & Visual Science 56 (8): 4487-4498. ISSN 1552-5783. PMID 26193926. doi:10.1167/iovs.15-17145. Consultado el 9 de enero de 2017. 
  10. ↑ “Tomografía de Coherencia Óptica (OCT)Funcionamiento y utilidad en patología macular (I)“. C. Griñó O.D. nº 8.293 F. Lugo médico oftalmólogo y cols. no. 427 junio

Véase también

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Enlaces externos

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