Độ phân giải trục: Thông số chính để lựa chọn hệ thống OCT

01 Độ phân giải trục ️ Định nghĩa và ý nghĩa

Tomography kết hợp quang học (OCT), với những lợi thế của nó về hoạt động không tiếp xúc, độ phân giải cao và hình ảnh thời gian thực, đã được áp dụng rộng rãi trong chẩn đoán y tế, kiểm tra công nghiệp,Khoa học vật liệuLà tham số cốt lõi để lựa chọn một quang phổ OCT, độ phân giải trục trực tiếp xác định khả năng của hệ thống để giải quyết các cấu trúc mỏng dọc theo hướng chiều sâu của một mẫu.

Cái gọi là độ phân giải trục đề cập đến khoảng cách tối thiểu dọc theo hướng độ sâu (tức là hướng lan truyền ánh sáng) mà ở đó hai cấu trúc liền kề có thể được phân biệt rõ ràng.Nó thường được thể hiện bằng micromet (μm)Nói một cách đơn giản, đối với một mô khối lượng lớn, độ phân giải trục hoạt động như một "chèn cắt" ̇ càng cao độ phân giải trục (giá trị số càng nhỏ), phần mỏng hơn có thể thu được,nắm bắt sự khác biệt cấu trúc tinh tế hơnTrong các ứng dụng như nhãn khoa, da liễu và kiểm tra vật liệu, độ phân giải trục trực tiếp xác định độ chính xác và độ tin cậy của các phép đo.

Độ phân giải trục cao hơn cho phép "cắt" mỏng hơn và chi tiết phong phú hơn.

02 Tính toán độ phân giải trục

Độ phân giải trục không phải là một giá trị cố định; nó được xác định bởi nhiều thông số của hệ thống OCT.Hiểu được các yếu tố ảnh hưởng cho phép lựa chọn các thông số tối ưu cho một ứng dụng nhất định, cân bằng các yêu cầu về hiệu suất mà không phải chịu chi phí không cần thiết do xác định quá mức giải quyết.

Các yếu tố cốt lõi ảnh hưởng đến độ phân giải trục là các tính chất quang học của nguồn ánh sáng, trong đó quan trọng nhất là bước sóng trung tâm (λ0) và băng thông quang phổ (Δλ).Hai thông số này trực tiếp xác định độ phân giải trục lý thuyếtMột công thức đơn giản thường được sử dụng trong ngành là:

Δz = (2ln2/π) · ((λ02/Δλ) = 0,44 * (λ02/Δλ)

Trong đó Δz là độ phân giải trục, λ0 là bước sóng trung tâm của nguồn ánh sáng, và Δλ là băng thông quang phổ.

• Độ rộng băng thông quang phổ (Δλ) càng lớn, độ phân giải trục càng cao (dự Δz nhỏ hơn).
• Độ dài sóng trung tâm (λ0) càng ngắn, độ phân giải trục càng cao; ngược lại, bước sóng dài hơn làm giảm độ phân giải.

Ví dụ:

• Một nguồn ánh sáng có bước sóng trung tâm là 850 nm và băng thông là 50 nm cung cấp độ phân giải trục lý thuyết khoảng 6.36 μm đủ để quan sát lớp võng mạc trong nhãn khoa.
• Một nguồn 850 nm với băng thông 100 nm đạt được độ phân giải lý thuyết khoảng 3,2 μm phù hợp với nghiên cứu đòi hỏi ở mức độ tế bào.
• Với bước sóng trung tâm là 1300 nm và cùng băng thông, độ phân giải trục giảm xuống còn 812 μm, phù hợp hơn cho các ứng dụng đòi hỏi thâm nhập sâu hơn.

Mái võng mạc bao gồm 10 lớp, với tổng độ dày khoảng 1015 μm; lớp mỏng nhất chỉ khoảng 1 μm, và dày nhất khoảng 40 μm.

Trong một hệ thống OCT, không chỉ nên băng thông nguồn ánh sáng đáp ứng yêu cầu độ phân giải trục mà băng thông quang phổ cũng phải đáp ứng yêu cầu đó.JINSP cung cấp các máy đo quang phổ với các băng thông khác nhau để đáp ứng các nhu cầu khác nhau:

Như thấy trong bảng trên, độ phân giải trục và độ sâu phát hiện là trong một mối quan hệ đánh đổi: cải thiện một bản chất làm suy giảm người khác.Điều này có thể được hiểu trực quan với một sự tương tự máy ảnh bạn không thể cùng một lúc chụp một lĩnh vực lớn hơn của tầm nhìn và chi tiết tinh tế hơn; bạn phải cân bằng theo nhu cầu thực tế, hoặc hy sinh một số trường nhìn hoặc một số chi tiết.Điều quan trọng là tập trung vào các yêu cầu chính và thực hiện các sự đánh đổi thích hợp.

03 Hiệu ứng của chỉ số khúc xạ trên độ phân giải trục

Ngoài các thông số nguồn, độ phân giải trục cũng bị ảnh hưởng bởi chỉ số khúc xạ (n) của môi trường, sai lệch quang học, tỷ lệ lấy mẫu từ máy dò và các yếu tố khác.Trong ứng dụng thực tế, chỉ số khúc xạ của môi trường thay đổi độ phân giải trục.

Δz = 0,44/n · (λ02/Δλ)

Nơi n là chỉ số khúc xạ của môi trường mẫu (ví dụ, đối với mô sinh học, n ≈ 1,33).Sử dụng ví dụ trước đây của một nguồn 850 nm với băng thông 50 nm, độ phân giải trục lý thuyết trong không khí là khoảng 6,36 μm, nhưng trong mô nó trở thành khoảng 4,8 μm.

Hơn nữa, sai lệch quang học và tốc độ lấy mẫu từ máy dò có thể làm giảm độ phân giải trục thực tế 20~30% so với giá trị lý thuyết, vì vậy nên dành một biên trong quá trình lựa chọn hệ thống.