眼科診断向上に向けてBitFlow Frame Grabberで光断層システム開発

December, 22, 2022, Woburn--生体組織の高分解能3Dイメージングは、眼病の診断で広範に利用されている、一般には、OCTとして知られる技術を適用する。OCT検査は、ほとんどの網膜状態の評価と処置にとって標準的ケアになっている。それは、超音波に匹敵するが、OCTは音ではなく光を使う。これにより鮮明でシャープな分解能となる。

一般的なOCTシステムでは、広帯域光源の光信号は､ビームスプリッタを利用して、サンプルアームとレファランスアーム信号に分けられる。両方の信号が統合され、干渉信号をディテクタアセンブリで検出。波長チューニング光源を利用するシステムもあり、これらは「スエプトソース」OCT(SS-OCT)と呼ばれている。一方、静的広帯域信号を空間的に分散させて分光計を利用して検出するシステムは、フーリエドメインCT(FD-OCT)。
　SS-OCTとFD-OCT技術は、両方とも信号が異方性特性のある材料で伝播されると、光振動の偏光変化の影響を受ける。つまり、異なる方向からの計測では、異なる値が出る。これは、画像品質を落とすアーチファクトになり、したがって医者の病気診断能力を危うくする。

マックスプランク(Max-Planck-Gesellschaft)とマサチューセッツ総合病院(Massachusetts General Hospital)が資金を提供し、偏光アーチファクト低減するために、研究チームは、分光計ベースFD-OCTシステム向けに偏光無依存検出ユニット(PIDU)を開発した。これは、OCT画像における偏光関連アーチアクとを大幅に減らした。その分光計は、回折格子(1200ライン/㎜に設定)、80㎜レンズ、それに分解能2048ピクセルのSensors Unlimited InGaAsラインスキャンカメラを使用。

分光計から得たデータは、BitFlow Axion-CL Camera Linkフレームグラバーを利用してラインスキャン速度100kHzで収集された。 Axion-CLは、シングルBase CLカメラ、Power over Camera Link (PoCL)をサポートしており、最大85MHz、24bitsでデータを取得する。フレームグラバーは、PCIe Gen 2インタフェースと機能満載コンピュータに最適化されたDMAの恩恵を受けている。Axion-CLで得られたデータは、LabVIEWソフトウエアで処理された。

生体組織で原理証明を実証するために研究チームは、高複屈折の鶏の胸をイメージングした。テストは、PIDUあり、およびPIDUなしのOCTシステムで行われた。イメージング中、組織は手で保持して、実際の臨床状態を模倣するために絶えず操作された。画像は、10秒間、取得、記録された。PIDUなしのOCTシステムでは、サンプルの明暗バンドが絶えず変動することが観察された、これはサンプルライトにおける偏光依存位相変化によるものである。しかし、PIDUありのOCTシステムは、画像アーチファクトが目立たないことを示しており、医者が観察には画像は、より正確であった。精査により、強度変化は、組織からの光だけではなく、組織と接触していないカプセルの内壁からの光でもあることをチームは確認した。これは、偏光アーチファクトは、組織サンプルからだけでなく、システム自体からも生ずるという考えをサポートしている。

研究者は、その新しい設計は、臨床設定で特に有用であると考えている。プローブ導入中にサンプルアームが絶えず動いている、あるいは蠕動運動しているからである。さらなる研究は、他の生体組織で予定されている。
(詳細は、https://www.bitflow.com)