Zainteresował Cię nasz projekt?
Skontaktuj się
- info@incellvu.com
-
Skierniewicka 16/20
01-230 Warszawa, Polska
Jesteśmy grupą naukowców i inżynierów, wspieranych przez polskich aniołów biznesu. Połączyła nas wspólna pasja do optyki fizycznej, elektroniki, informatyki i inżynierii biomedycznej. Z tej pasji i w oparciu o wieloletnie doświadczenie naukowo-badawcze, tworzymy światowej klasy urządzenia do obrazowania oka, aby wspierać diagnostykę chorób oczu i terapie genowe, przeciwdziałające utracie wzroku.
Publikacji
Patenty
Lat doświadczeń
Współpracujących ośrodków naukowych
Siatkówka ma ściśle określoną strukturę warstwową, która działa jak popularne obecnie sztuczne sieci neuronowe. W dolnej części siatkówki znajdują się fotoreceptory (photoreceptors), które rejestrują padające światło. Informacja z fotoreceptorów jest przekazywana do płytszych warstw (komórki GCL) za pomocą komórek zlokalizowanych w warstwie INL. Włókna nerwowe (warstwa NFL) przekazują sygnał dalej do mózgu, gdzie są tworzone obrazy.
Proces ten odbywa się bardzo szybko. Z codziennego doświadczenia wiemy, że dzięki szybkiemu działaniu narządu wzroku jesteśmy w stanie realizować złożone działania i szybko reagować na zagrożenia.
Prawidłowe działanie narządu wzroku (jak każdego innego organu) wymaga też składników odżywczych, dostarczanych przez naczynia krwionośne, znajdujące się w głębokich (choroid) i płytkich warstwach siatkówki.
Jednak, z wiekiem i na skutek różnych schorzeń działanie fotoreceptorów, komórek zwojowych i przepływów krwi ulega uszkodzeniu, co w skrajnych przypadkach prowadzi do zaburzenia lub nawet całkowitej utraty wzroku.
Aby móc analizować strukturę i funkcję oka gabinety okulistyczne są wyposażone w różnego rodzaju instrumenty obrazujące. Jedną z najpopularniejszych technik obrazowania jest tomografia optyczna OCT (optical coherence tomography).
Chociaż instrumenty OCT są tak stabilne, że pracują nawet na stacji kosmicznej, to jednak technologia OCT posiada podstawowe ograniczenia fizyczne, które nie pozwalają na jednoczesne wysokorozdzielcze obrazowanie wszystkich warstw siatkówki. W praktyce zwiększanie rozdzielczości poprzecznej (XY) zmniejsza zakres obrazowania (Z). Dodatkowo, rozdzielczość XY jest ograniczona przez naturalne aberracje (niedoskonałości) oka. Jednym z rozwiązań tego problemu jest zastosowanie optyki adaptacyjnej (adaptive optics). Kilka laboratoriów optycznych skonstruowało instrumenty AO-OCT. Jednak są one bardzo skomplikowane, niestabilne i wymagają eksperckiej wiedzy, przez co AO-OCT nie udało się jeszcze wdrożyć w gabinetach okulistycznych.
Konwencjonalna skanująca technika OCT (ang. Optical Coherence Tomography) łączy bramkowanie czasowe z konfokalnym, umożliwiając szybkie, wysokorozdzielcze obrazowanie przekrojowe ludzkiej siatkówki. Klasyczna OCT nie zapewnia jednak wysokiej rozdzielczości obrazów głębokich warstw siatkówki ze względu na aberracje oka i fundamentalny kompromis między głębokością obrazowania a rozdzielczością poprzeczną.
Ten kompromis jest redukowany przez metodę pełnopolowej OCT (ang. Full-field OCT, FF-OCT), która wykorzystuje dwuwymiarową kamerę zamiast jednoelementowej fotodiody. Jednak próba zwiększenia szybkości obrazowania FF-OCT poprzez detekcję w dziedzinie Fouriera (FD) spowodowała kolejne poważne ograniczenie. Mianowicie, spójność przestrzenna lasera generuje koherentne artefakty, co zmniejsza rozdzielczość przestrzenną i, jak pokazano powyżej, wyklucza wizualizację głębokich warstw siatkówki.
Aby rozwiązać ten problem, opracowaliśmy nowy sposób kontroli fazy optycznej nazwany STOC (Spatio-Temporal Optical Coherence). Zastosowanie STOC do pełnopolowej optycznej koherentnej tomografii Fouriera (FD-FF-OCT) nazwaliśmy tomografią STOC (STOC-T) lub obrazowaniem STOC. Nasza nowa metodau możliwiła wysokorozdzielcze przyżyciowe wizualizowanie ludzkiej skóry, siatkówki i rogówki z niespotykanymi dotąd prędkościami (100 wolumenów na sekundę).
W obrazowaniu STOC rozszerzyliśmy FD-FF-OCT o przestrzenny modulator fazy (ang. Spatial Phase Modulator, SPM). SPM dynamicznie moduluje fazę padającego światła poprzez generowanie zmiennych w czasie modów poprzecznych (ang. Transverse electromagnetic modes, TEMs). Jest to osiągane poprzez zastosowanie aktywnych modulatorów lub długich światłowodów wielomodowych. Powstałe w ten sposób sygnały są przetwarzane i uśredniane w celu uzyskania wolnych od szumów obrazów objętościowych próbki. Modulacja fazy działa tutaj jako dodatkowy mechanizm bramkowania optycznego, który izoluje użytecznych sygnał. W rezultacie otrzymujemy ulepszone obrazy próbki.
Jednakże obrazy en face (projekcje XY) są zniekształcone przez aberracje wywołane przez oko lub próbkę. Zwalczamy je w post-processingu za pomocą obliczeniowej korekcji aberracji (ang. Digital Aberration Correction, DAC). Algorytm DAC przebiega w sposób przedstawiony na rysunku. W szczególności, iteracyjnie (w komputerze) korygujemy fazę widma przestrzennego w celu optymalizacji metryki ostrości/jakości obrazu. Aby uzyskać obrazy siatkówki w szerokim polu widzenia, wykonujemy pomiary w różnych miejscach, a następnie łączymy ze sobą wynikowe wolumeny, aby wyrenderować wysokiej rozdzielczości obrazy siatkówki na różnych głębokościach (wskazanych wcześniej). W szczególności, renderujemy naczyniówkę (choroid), co było niemożliwe w przypadku konwencjonalnego FF-OCT z domeną Fouriera (bez modulacji fazy).
