Los investigadores han demostrado que una tecnología de detección tomada de la óptica cuántica se puede utilizar para realizar tomografías de coherencia óptica OCT con una potencia de luz mucho menor que la posible anteriormente. Esto podría mejorar en gran medida la calidad de imagen disponible de OCT utilizada para aplicaciones de imágenes médicas.
OCT utiliza la luz para proporcionar imágenes 3D de alta resolución de manera no invasiva. Aunque se usa comúnmente para aplicaciones de oftalmología, OCT también se puede utilizar para obtener imágenes de muchas otras partes del cuerpo, como la piel y el interior de los oídos,boca, arterias y tracto gastrointestinal.
"Para aplicaciones clínicas, poder realizar OCT con poca luz es crucial porque los estándares de seguridad limitan los niveles de intensidad de luz que se pueden usar", dijo la líder del equipo de investigación Sylwia Kolenderska de la Universidad de Auckland en Nueva Zelanda. "En algunoscasos, estos niveles de potencia no son lo suficientemente altos como para lograr una buena calidad de imagen ".
En la revista The Optical Society OSA Cartas ópticas , los investigadores describen cómo reemplazaron los detectores OCT estándar con detectores de un solo fotón superconductores SSPD, una tecnología utilizada en óptica cuántica para distinguir fotones individuales. Esta configuración les permitió lograr una buena calidad de imagen con niveles de potencia de hasta 1 millón de vecesmás bajo que los utilizados actualmente en instrumentos OCT.
"En el futuro, si la tecnología de detección de un solo fotón se hiciera mucho más pequeña y menos costosa, se podría crear una línea de máquinas de diagnóstico portátiles basadas en imágenes basadas en luz para fines de autodiagnóstico seguro en la comodidad de su hogar,"dijo Kolenderska.
captura de fotones individuales
Los investigadores idearon el nuevo esquema de detección mientras desarrollaban un método OCT basado en la luz cuántica para la cual los SSPD eran centrales. Pronto se dieron cuenta de que los SSPD también podían usarse en un arreglo OCT estándar para mejorar la sensibilidad.
"Debido a que los SSPD pueden detectar fotones individuales, un instrumento OCT que los usa requiere solo una pequeña cantidad de luz en comparación con lo que se usa actualmente en las máquinas OCT modernas", dijo Kolenderska. "Sin embargo, todavía produce imágenes de alto detalle que son comparablescon sistemas OCT existentes "
La incorporación de SSPD en un sistema OCT estándar requirió algunos cambios en la configuración óptica típica. Los instrumentos OCT modernos funcionan al discernir los colores, o las longitudes de onda, de la luz reflejada por un objeto. Esta discriminación de longitud de onda se puede realizar utilizando un solo detector de píxeles mientrasla fuente de luz produce una longitud de onda a la vez o se puede hacer con una rejilla de difracción que divide la luz en diferentes longitudes de onda, como un prisma y una cámara que detecta estas longitudes de onda.
Los investigadores usaron una fibra en lugar de una rejilla para separar diferentes colores, que viajan a diferentes velocidades por la fibra. En el extremo de salida de la fibra, usaron el SSPD para capturar los diferentes colores a medida que llegan en diferentes momentos. Esto permitióel espectro de luz que se adquirirá para reconstruir imágenes OCT.
La luz de baja potencia produce imágenes de alta calidad
Para demostrar el nuevo esquema de detección, los investigadores adquirieron imágenes OCT de una pila de tres tipos de vidrio y un trozo de cebolla, que representaba una muestra biológica. Obtuvieron imágenes de buena calidad de ambas muestras a niveles de intensidad de luz de al menos cincoórdenes de magnitud inferiores a las establecidas por las normas de seguridad.
"Nuestros resultados muestran que el nuevo enfoque de detección podría permitir imágenes OCT de calidad de diferentes partes del cuerpo, especialmente órganos sensibles como los ojos, sin preocuparse de superar los niveles de seguridad en términos de potencia de luz", dijo Kolenderska ".De hecho, el SSPD se dañaría sin posibilidad de reparación mucho antes incluso de que se alcance el 1% del nivel de seguridad ".
Sin embargo, los investigadores observaron artefactos, elementos que no corresponden a la estructura de la muestra, en las imágenes OCT que adquirieron. Aparecen porque el sistema de detección detecta todo tipo de interacciones entre fotones, no solo losnecesitaban reconstruir una imagen real. Están experimentando para encontrar la mejor manera de prevenir estos artefactos sin comprometer la velocidad de la imagen, que sería importante mantener para aplicaciones clínicas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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