Moja praca - praca doktorska
Tematyka mojej pracy doktorskiej dotyczy rozszerzenia techniki tomografii optycznej z obrazowania struktury oka na jego funkcje. Za cel tej pracy postawiliśmy sobie dokonanie analizy możliwości wykorzystania spektralnej tomografii optycznej do określania parametrów przepływu krwi w siatkówce oka. Stworzenie praktycznej metody da lekarzom okulistom unikatową możliwość wyznaczenia stopnia ukrwienia i prędkości przepływu krwi na różnych głębokościach tkanki siatkówki oka. Jest to ważne z powodów poznawczych (medycznych badań naukowych), wczesnego wykrywania chorób, jak i badania skuteczności i śledzenia postępu leczenia.
Dotychczas rozwijane metody pomiaru przepływu krwi metodami SOCT wykorzystywały informację fazową mierzonego sygnału, bazując na liniowej zależności pomiędzy fazą transformaty Fouriera sygnału pomiarowego a wielkością zmian położenia badanych struktur (Phase-resolved OCT). Pomimo licznych doniesień naukowych na temat optymalizacji i rozwoju tej techniki, metoda fazowa nie została wykorzystana w warunkach pozalaboratoryjnych ze względu na rygorystyczne warunki determinujące poprawne wyznaczenie prędkości.
Po przeprowadzeniu badań nad relacjami fazowymi okazało się, że w obecności dużego szumu oraz w pomiarach prędkości bliskich górnemu zakresowi pomiarowemu – czyli w sytuacjach częstych w przypadku pomiarów in vivo – wyznaczane wartości prędkości są mocno zaniżone. Ograniczenia te mają charakter podstawowy.
Wobec powyższego zaproponowana została metoda alternatywna zwana STdOCT (ang. Spectral and Time domain OCT), która polega na zastosowaniu dodatkowej transformaty Fouriera, tak że sygnał pomiarowy oprócz transformacji z przestrzeni wektorów falowych do przestrzeni położeń (jak w metodzie fazowej) jest dodatkowo przetransformowany z przestrzeni czasu do przestrzeni częstości, bezpośrednio wskazując częstość Dopplera związaną z przepływem krwi. Okazało się, że ta metoda pozwala na dokładne i precyzyjne pomiary prędkości dla sygnałów ponad 100-krotnie słabszych niż metoda fazowa, a wyniki są poprawne w całym zakresie pomiarowym. Te czynniki powodują, że pomiary prędkości przepływu krwi – istotne dla badań funkcjonalnych – są dużo bardziej wiarygodne.
Porównanie dwóch metod pomiaru przepływu krwi w siatkówce oka: znanej metody Phase-resolved OCT i zaproponowanej STdOCT. W górnym wierszu po lewej znajduje się obraz przekroju siatkówki oka ludzkiego w okolicach plamki ślepej; biała ramka wskazuje fragment odpowiadający mapom przepływu krwi otrzymanym metodą fazową (ciemnozielona ramka) i metodą STdOCT (jasnozielona ramka). Na tych mapach wartości prędkości przepływu zakodowana są kolorami: od ciemnoniebieskiego wskazującego maksymalną mierzalną prędkość w kierunku zgodnym z obserwacją, przez kolor biały oznaczający brak przepływu, po kolor ciemnoczerwony kodujący maksymalną prędkość w kierunku przeciwnym do prowadzonej obserwacji. Na obu mapach widoczne są cztery naczynia krwionośne, choć wartości prędkości uzyskane metodą fazową są znacznie niższe niż w przypadku STdOCT. W dolnym wierszu po prawej stronie jest szczegółowe porównanie obu metod na wybranym naczyniu krwionośnym. Porównane profile prędkości pokazują wyraźną różnicę zarówno ilościową (wysokość profili), jak i jakościową (kształt profili) w wynikach otrzymanych obiema metodami.
O potencjale STdOCT świadczy fakt, że spotkała się ona z entuzjazmem zarówno środowiska biofizyków (nominacja do nagrody w dziedzinie technik okulistycznych na międzynarodowej konferencji Photonic West, USA, 2008, pozytywne recenzje w uznanych czasopismach) jak i międzynarodowego grona lekarzy okulistów (stypendium konferencyjne fundacji The Association for Research in Vision and Ophthalmology/Lapp Award, USA, 2008), a firma produkująca tomografy optyczne jest bezpośrednio zainteresowana wdrożeniem tego rozwiązania do swoich urządzeń.