rozprawa doktorska - Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki ...
rozprawa doktorska - Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki ... rozprawa doktorska - Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki ...
c) zwiększone wnikanie wiązki skanującej w tkankę, szczególnie w przypadku kątaprzesączania.W ciągu ostatnich kilku lat najdynamiczniejszy wzrost szybkości obrazowania możnazaobserwować dla tomografów optycznych pracujących z szybko przestrajalnymilaserowymi źródłami światła (Rys. 1. 3) (swept source OCT – ssOCT). Mniej więcejw tym samym roku, w którym osiągnięto rekordową szybkość pomiaru dla metodyczasowej zademonstrowano obrazowanie z częstotliwością 10 Hz dla wspomnianejmetody ssOCT [19].Spośród wielu metod szybkiego przestrajania długości fali największy postęp uzyskanodzięki przestrajalnym, światłowodowym filtrom Fabry-Perota [24]. W konfiguracjiwnęki z dodatkową linią opóźniającą (FDML - Fourier Domain Mode Locking [26])możliwe jest uzyskiwanie częstotliwości powtórzeń na poziomie 390 kHz [27], którawynika z częstotliwości pracy filtra Fabry-Perota. Dzięki zastosowaniu technikipowielania można uzyskać częstotliwości nawet na poziomie kilku megaherców[28, 29]. Stosuje się również rozwiązania polegające na użyciu kilku wiązekskanujących obiekt w celu uzyskania szybkości układu rzędu 20-30 milionów linii/s[30].Rys. 1. 3 Tomografia optyczna OCT z użyciem światła częściowo spójnego– postęp w szybkościobrazowania. Dla poszczególnych lat wybrano najlepszy opublikowany wynik dla: metody czasowej– Time domain OCT (niebieska wstęga), metody fourierowskiej ze spektrometrem – Spectral domainOCT (wstęga zielona) oraz metody fourierowskiej z użyciem laserów strojonych – Swept Source OCT(pomarańczowa wstęga)10
Poza wspomnianymi już względami praktycznymi szybkość obrazowania może byćkluczowym czynnikiem również w przypadkach, gdy poza badaniem struktury obiektuinteresuje nas jego funkcjonowanie (proces akomodacji [25, 31], reakcja źrenicy nabodziec świetlny [32], przepływ krwi w siatkówce [33-35] lub mózgu [36], przepływsygnałów w układzie nerwowym [37]).Hipotezą niniejszej rozprawy jest pytanie: Czy stawiane w obrazowaniu przedniegoodcinka oka wymagania (szybkość, zakres obrazowania, czułość, zakresdynamiczny, zwiększone wnikanie w tkankę) mogą być zrealizowane poprzezzastosowanie szybko przestrajalnych laserów strojonych jako źródła światław tomografii optycznej OCT?Aby odpowiedzieć na powyższe pytanie autor niniejszej rozprawy przeprowadziłteoretyczne analizy ograniczeń fizycznych metod fourierowskich OCT. Zbudowałpierwszy w Polsce, jednocześnie jeden z kilku na świecie, nowatorski układ laserastrojonego z synchronizacją modów wnęki. W celu określenia optymalnych parametrówpracy lasera przebadał różne konfiguracje wnęki lasera, zwracając szczególną uwagę nastawiane w obrazowaniu przedniego odcinka oka wymagania (szybkość pracy,spektralny zakres skanowania, czułość metody). Skonstruował także klasyczne jaki zupełnie nowatorskie układy tomografów optycznych ssOCT. Stworzyłoprogramowanie do synchronizacji lasera strojonego z układem akwizycji,oprogramowanie diagnostyczne, pomiarowe oraz wspomagające proces obróbkinumerycznej zebranych danych. Współtworzył także oprogramowanie do analizyilościowej przedniego odcinka oka. Wyniki badań autora zaowocowały ośmiomapublikacjami (z czego cztery w czasopismach recenzowanych) oraz czternastomawystąpieniami konferencyjnymi (osiem referatów ustnych na konferencjachmiędzynarodowych i dwa na konferencjach o zasięgu krajowym oraz trzy wystąpieniaw formie posteru na konferencjach międzynarodowych). Ponadto na podstawiewstępnych wyników badań zgłoszono wniosek o przyznanie patentu, którego autorniniejszej rozprawy jest współautorem.11
- Page 1 and 2: WYDZIAŁ FIZYKI, ASTRONOMIIIINFORMA
- Page 3 and 4: Spis treści1. WSTĘP .............
- Page 6 and 7: typowe rozdzielczości odpowiednio
- Page 8 and 9: pojedynczej linii zwiększono do 13
- Page 12 and 13: 2. TEORIATomografia optyczna OCT z
- Page 14 and 15: óżnice jakie pojawiają się ze w
- Page 16 and 17: powracającego z ramienia referency
- Page 18 and 19: (2.6)gdzie Γ(z) jest funkcją kohe
- Page 20 and 21: mieszczącej się w zakresie obrazo
- Page 22 and 23: gdzie, i DC oznacza średni fotopr
- Page 24 and 25: tłumienie wpływu względnego szum
- Page 26 and 27: (2.20)Powyższa zależność ma pos
- Page 28 and 29: i OCT z użycie laserów strojonych
- Page 30: Jeśli użyjemy jednocześnie obu k
- Page 33 and 34: Rys. 2. 7 Efekt skrócenia zakresu
- Page 35 and 36: kwadratu mocy wejściowej. Dodatkow
- Page 37 and 38: W rezultacie w obu metodach fourier
- Page 39 and 40: Uwzględniając zmianę położenia
- Page 41 and 42: najpowszechniejszym obiektem badań
- Page 43 and 44: Rys. 2. 11 Symulacja średnicy plam
- Page 45 and 46: 2.3. ŚWIATŁOWODOWY LASER STROJONY
- Page 47 and 48: wzmocnienie w różnych zakresach d
- Page 49 and 50: (2.56)gdzie η jest wydajnością k
- Page 51 and 52: Szerokość połówkową piku inter
- Page 53 and 54: zędu nawet kilku kilometrów (patr
- Page 55 and 56: Rys. 2. 16 Schemat budowy wnęki re
- Page 57 and 58: ograniczenia związanego z częstot
- Page 59 and 60: 3. UKŁAD EKSPERYMENTALNYOpisana w
c) zwiększone wnikanie wiązki skanującej w tkankę, szczególnie w przypadku kątaprzesączania.W ciągu ostatnich kilku lat najdynamiczniejszy wzrost szybkości obrazowania możnazaobserwować dla tomografów optycznych pracujących z szybko przestrajalnymilaserowymi źródłami światła (Rys. 1. 3) (swept source OCT – ssOCT). Mniej więcejw tym samym roku, w którym osiągnięto rekordową szybkość pomiaru dla metodyczasowej zademonstrowano obrazowanie z częstotliwością 10 Hz dla wspomnianejmetody ssOCT [19].Spośród wielu metod szybkiego przestrajania długości fali największy postęp uzyskanodzięki przestrajalnym, światłowodowym filtrom Fabry-Perota [24]. W konfiguracjiwnęki z dodatkową linią opóźniającą (FDML - Fourier Domain Mode Locking [26])możliwe jest uzyskiwanie częstotliwości powtórzeń na poziomie 390 kHz [27], którawynika z częstotliwości pracy filtra Fabry-Perota. Dzięki zastosowaniu technikipowielania można uzyskać częstotliwości nawet na poziomie kilku megaherców[28, 29]. Stosuje się również rozwiązania polegające na użyciu kilku wiązekskanujących obiekt w celu uzyskania szybkości układu rzędu 20-30 milionów linii/s[30].Rys. 1. 3 Tomografia optyczna OCT z użyciem światła częściowo spójnego– postęp w szybkościobrazowania. Dla poszczególnych lat wybrano najlepszy opublikowany wynik dla: metody czasowej– Time domain OCT (niebieska wstęga), metody fourierowskiej ze spektrometrem – Spectral domainOCT (wstęga zielona) oraz metody fourierowskiej z użyciem laserów strojonych – Swept Source OCT(pomarańczowa wstęga)10
Change language