На современном этапе происходит процесс очень тесного взаимодействия физических наук и медицинской диагностики, т.к. основная ее тенденция состоит в потребности усовершенс­твования уже имеющихся диагностических приборов, а также в разработке новых методов исследования, основанных на современных до­стижениях физики, физической химии. Примером такого взаимодействия является развитие метода светооптической визуализации микроструктуры биологических тканей in vivo или оптической ко­герентной томографии (ОКТ).

Основной особенностью ОКТ является возмож­ность исследования объектов и сред при глубине распространения оптического излучения до не­скольких миллиметров в условиях значительного диффузного рассеяния и поглощения части оптичес­кого излучения. Принцип ОКТ состоит в освещении объекта оптическим когерентным излучением с определением степени отражения излучения по глубине среды. Система ОКТ базируется на основе двухлучевого интерферометра, освещаемого ис­точником излучения с широким спектром и малой длиной когерентности. В интерферометре излуче­ние разделяется на измерительную волну, освеща­ющую объект, и опорную волну, оптическая длина пути которой может изменяться при управляемом перемещении опорного зеркала. Интерференцион­ные полосы малой когерентности наблюдаются при равенстве оптических длин пути измерительной и опорной волн в пределах длины когерентности из­лучения. Положение опорного зеркала, при котором достигается максимум видности полос, характери­зует расстояние до отражающей поверхности или границы внутреннего отражающего слоя среды. При этом оказывается возможным одноракурсное зондирование объекта по глубине с определением расстояния до отражающего слоя.

Результаты применения методов интерферо­метрии малой когерентности для восстановления трехмерной структуры рассеивающих сред в био­медицине были опубликованы авторами HuangD, SwansonE.A., LinC.P, etal. в 1991г. Исследования проводились в Массачусетском технологическом институте (Кембридж, США). В 1994 г. разработан­ная технология ОКТ была передана зарубежному подразделению фирмы CarlZeiss, Inc. (HamphreyInstruments, Дублин, США), и в 1996 г. была создана первая система ОКТ, предназначенная для оф­тальмологической диагностики глаукомы методом прямого наблюдения состояния зрительного нерва и сетчатки глаза. Технология ОКТ используется для клинической диагностики состояния кожи человека, в кардиологии, стоматологии и др., однако серийные образцы систем ОКТ в области медицины разра­батываются, начиная с 2003 г. после завершения клинических исследований и усовершенствования систем ОКТ.

Новейшие технологии в ОКТ позволяют получать 3-D изображения с улучшенными характеристиками разрешения. Это достигается с помощью примене­ния методов спектральной интерферометрии. Однако техника формирования такого изображения является достаточно сложной и дорогостоящей. Поэтому создание более доступных источников частично-когерентного излучения, менее трудоем­кой системы регистрации и обработки сигналов в ОКТ, усовершенствование самой оптической сис­темы, которая способна улучшить продольно-по­перечное разрешение прибора является актуальной задачей. 

Необходимо лишь заказать бизнес-план у профессионалам, которые проработают его от начала и до конца. И уже после четкого бизнес планирования можно будет приступить к реализации изобретения на практике.

Что касается усовершенствования оптической системы прибора с целью улучшения разрешения, то здесь представляется перспективным исполь­зование квазибездифракционных конических пучков.

Необходимо отметить, интерес к классу кони­ческих световых пучков с точки зрения прикладной физики связан, прежде всего, с наличием большой фокальной длины пучка, что позволяет увеличить продольное разрешение оптических систем. На­иболее известным представителем такого рода интерференционных полей является Бесселев све­товой пучок (БСП). Внутри фокальной длины пучка (несколько десятков сантиметров) центральная зона БСП не испытывает дифракционного расплывания вдоль продольной координаты, а дифракция на периферии пучка обусловлена апертурными эффектами, которые вносятся формирующими оп­тическими элементами. Наличие многокольцевой структуры пучка в поперечном сечении и феномена восстановления структуры пучка, который прояв­ляется при экранировании микрочастицами поля БСП, также являются характерными особенностями БСП.

Существует множество различных способов формирования БСП: использование конической лин­зы — аксикона, Фурье — преобразование кольцевой апертуры, отражающей конической поверхности — рефлаксикона, голографических пространствен­ных фильтров, и т.д. В связи с тем, что голографические методы генерации БСП являются довольно трудоемкими и дорогостоящими, а использование дифракционных элементов — энергетически невыгодным, предпочтение отдается рефрактивным аксиконам. В отличие от линзы, аксикон фокусирует падающий на него свет в линию, длину этой линии называют фокальной длиной пучка или глубиной фокуса. Однако существование сильных осцилля­ций осевой интенсивности пучка после аксикона в пределах фокальной длины приводит к ухудшению продольно-поперечного разрешения оптических систем с использованием БСП.

Авторами Key—SungLee и JannicP. Rolland (Колледж оптики и фотоники и Институт Центральной Флориды, СшА) опубликованы резуль­таты использования микрооптического аксикона для формирования БСП в измерительном плече эндоскопического ОКТ. Объектом исследования являлась биологическая ткань, представляющая собой удлиненные клетки плоского эпителия Аф­риканской лягушки. Изображение ткани, получен­ное с помощью аксикона (глубина фокуса >4мм), демонстрирует постоянное продольно-поперечное разрешение системы по различной глубине фокуса, в то время как изображение, полученное при по­мощи линзы (глубина фокуса <1мм), значительно искажается.

Исследования активно проводятся не только в ведущих зарубежных лабораториях, но и в наших отечественных, результаты которых, все еще не на­шли свое воплощение в стандартных промышленных приборах отечественного производства.

Совместными усилиями физиков и офтальмоло­гов РБ разработана полезная модель «Установка для формирования квазибездифракционного светового пучка», которая представляет собой новый подход к решению проблемы улучшения продольно–поперечного разрешения системы ОКТ в условиях значительного светорассеяния. Исполь­зование дополнительных оптических элементов (аксикона, линзы с сильной сферической аберрацией) в измерительном плече оптической схемы ОКТ, поз­воляет сформировать конический световой пучок с большой фокальной длиной (несколько десятков метров), который по своей способности прохож­дения светорассеивающих сред с минимальными искажениями структуры превосходит известный БСП.

Предварительные эксперименты по генерации конических пучков подобного рода и их прохожде­нию через светорассеивающие среды проводились Краморевой Л.И. — доцентом кафедры медицинской и биологической физики УО «ГомГМУ». Результаты исследований получили теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение в лаборатории оптической диагностики Института физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси физиками Казаком Н.С., Белым В.Н., Хило Н.А., Ропотом П.И. Результаты экспериментов и возможность их использования в системах ОКТ обсуждались с Рожко Ю.И. и Ре­бенок Н.А. — медиками-офтальмологами ГУ «РНПЦ РМиЭЧ».

Предложенная авторами оптическая система позволяет сгладить осцилляции осевой интенсив­ности на протяжении всей фокальной длины пучка, что улучшает способность прохождения конических пучков через рассеивающие среды.

Таким образом, использование оптических элементов с сильной сферической аберрацией в классической схеме с аксиконом позволяет значительно увеличить фокальную длину пучка, сгладить осевые осцилляции интенсивности в пределах фокальной длины, сформировать пучок с заданным числом колец. Использование кони­ческих пучков с большим продольно-поперечным разрешением, практически стабильным значением осевой интенсивности и минимальным уровнем ис­кажений поперечной структуры при зондировании светорассеивающих сред позволит значительно улучшить качество визуализации не только систем оптической диагностики, но систем дистанционно­го зондирования удаленных объектов.

Однако для того, чтобы установку максимально приблизить к реально используемым системам ОКТ (с целью доведения ее до завершенного прибора ОКТ), необходимы дополнительные исследо­вания с использованием низко-когерентного источника излучения в инфракрасной области спектра на основе двухлучевого интерферомет­ра с соответствующей системой регистрации и обработки отраженного сигнала, что в настоящее время не представляется возможным без финансо­вой поддержки соответствующих ведомств.