BIOWISSENSCHAFTEN UND MEDIZINPRODUKTE

OCT

Optiken im Dienste der
OPTISCHEN KOHÄRENZ-TOMOGRAPHIE (OCT)

Die optische Kohärenztomographie (OCT) ist eine nichtinvasive, hochauflösende optische Bildgebungstechnologie, die Querschnittsbilder aus Interferenzsignalen erzeugt, die von einem zu untersuchenden Objekt und einer Referenzoptik empfangen werden. OCT wird in der Medizin häufig eingesetzt, um zweidimensionale (2D) und dreidimensionale (3D) Bilder in Echtzeit in vivo zur direkten Visualisierung von Gewebestrukturen zu erhalten.

Die OCT ermöglicht durch quantitative Charakterisierung von Veränderungen in Struktur und Aussehen des Netzhautgewebes eine bessere Diagnose von Augenerkrankungen wie der altersbedingten Makuladegeneration (AMD), die zu verschwommenem Sehen führt, oder der diabetischen Retinopathie. Auch die Wirksamkeit von Therapien kann mit der OCT verfolgt werden. Dafür werden Netzhautdicke und Biomarker quantifiziert, um festzustellen, ob die Krankheit fortschreitet. Die OCT kann auch in der Kardiologie eingesetzt werden, wo sie die Wahrscheinlichkeit eines Herzinfarkts diagnostizieren kann. Eine der Hauptursachen für Herzinfarkte ist die Arteriosklerose, bei der sich eingerissene Fettablagerungen (Plaques) und Kalzium in der Arterienwand einlagern und den Blutfluss blockieren. Die OCT ermöglicht die Erkennung einrissgefährdeter Plaques vor der Ruptur, indem die Plaques in der Arterienwand mit einer Bildauflösung von 5-7 µm sichtbar gemacht werden, um Größe, Form und Lage der Plaques zu bestimmen. Sowohl in der Augenheilkunde als auch in der Kardiologie ermöglicht die Fähigkeit, degenerative Erkrankungen frühzeitig zu diagnostizieren, wirksamere Behandlungen und ein besseres Verständnis der zellulären Progression und der Entstehung und des Verlaufs vieler unheilbarer Krankheiten.

Edmund Optics liefert eine breite Palette von Optiken, die sich ideal für OCT-Systeme eignen, darunter Strahlteilerplatten und -würfel, breitbandige dielektrische Spiegel, Linsen, Beleuchtungsquellen und komplette Lumedica OCT-Benchtop-Bildgebungssysteme.

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Optische Kohärenztomographie - Überblick und typischer Strahlengang

Die optische Kohärenztomographie (OCT) ist ein leistungsfähiges medizinisches Bildgebungsverfahren, das mit Hilfe von Licht hochauflösende, dreidimensionale Bilder von optischer Streuung in biologischem Gewebe erfasst. Die Prinzipien beruhen auf einfacher Interferometrie mit Nahinfrarotlicht, um das biologische Medium effektiv zu durchdringen. Es besteht ein Konflikt zwischen Eindringtiefe und der Auflösung, der mit andere Technologien behoben werden kann, jedoch wird die OCT oft mit diesen gekoppelt, um die Genauigkeit durch multimodale Bildgebung zu gewährleisten.

Für die Behandlung von Augenkrankheiten und -leiden gibt es eine Reihe fortschrittlicher Diagnoseverfahren. Dank der Fortschritte in der optischen Technologie werden immer mehr Techniken und Geräte entwickelt, die eine genauere und schnellere Diagnose von Krankheiten ermöglichen und den Weg zum Verständnis und zur Heilung von unheilbaren Krankheiten bereiten.

LASIK

Augenlaseroperation zur Korrektur des menschlichen Sehvermögens. LASIK ist eine refraktive Operation zur Korrektur von Kurzsichtigkeit und Astigmatismus, bei der die Hornhaut des Auges mit einem Laser neu geformt wird, um die Sehschärfe zu verbessern.

Ophthalmologie

Teilgebiet der Medizin, das sich mit der Anatomie, der Untersuchung und den Krankheiten des Auges befasst. Das Auge ist einer der wichtigsten Indikatoren für die Diagnose einer Reihe von schweren Erkrankungen. Aufgrund der leichten Zugänglichkeit des Auges und der hohen Durchlässigkeit ist es zum „Goldstandard“ für die nichtinvasive medizinische Bildgebung mit verschiedenen Mitteln und Technologien wie der optischen Kohärenztomographie (OCT) geworden.

Biometrie / Pupillenerkennung

Automatisierte biometrische Identifizierung unter Verwendung mathematischer Algorithmen zur Identifizierung und korrekten Erkennung der Iris/Pupille einer Person. Diese Form der biometrischen Erkennung ist sehr zuverlässig, da das Augenmuster eines Menschen völlig einzigartig und über lange Zeiträume hinweg stabil ist und über eine große Entfernung hinweg unterschieden und erkannt werden kann.

Produkt-Spotlight

Asphären

Asphären weisen ein Oberflächenprofil auf, das weder sphärisch noch zylindrisch ist, sondern einen Krümmungsradius hat, der sich radial von der Mitte der Linse aus verändert. Ihr größter Vorteil ist ihre Fähigkeit, sphärische Aberration zu korrigieren und hochauflösende Bilder zu erzeugen. Asphärische Linsen werden in vielen Verfahren eingesetzt, darunter OCT, Biometrie und LASIK-Chirurgie.

Vergleich von sphärischen und asphärischen Oberflächenprofilen

Abbildung 1: Vergleich von sphärischen und asphärischen Optiken

Abbildung 1: Sphärische Aberration bei einer sphärischen Linse (links) im Vergleich zu einer Asphäre (rechts)

Abbildung 2: Sphärische Aberration bei einer sphärischen Linse (links) im Vergleich zu einer Asphäre (rechts)

Anatomie, Vorteile und Herstellungsmethoden
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TECHSPEC^® Asphärische Achromate
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TECHSPEC^® Plastikhybridasphären
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Achromate

Achromate bestehen aus zwei miteinander verkitteten optischen Komponenten und sollen die Auswirkungen der chromatischen und sphärischen Aberration begrenzen. Sie werden in vielen Geräten zur Diagnose von Augenerkrankungen eingesetzt, z. B. in Funduskameras und Breitband-OCT-Systemen, die das gesamte Wellenlängenspektrum nutzen.

Abbildung 3: Polychromatische Bildgebung mit einer plan-konvexer Linse im Vergleich zu einem Achromat

Achromatische Linsen und ihre Eigenschaften
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TECHSPEC^® Achromate mit YAG-BBAR-Beschichtung
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TECHSPEC^® Gefasste Achromatenpaare
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Standard-Einzellinsen und Standard-Optiken

Im Zweifelsfall lieber Standard! Standard- oder handelsübliche Optiken bieten zahlreiche Vorteile für die Entwicklung oder Herstellung von Prototypen. Im Gegensatz zu kundenspezifischen Optiken bieten Standardoptiken niedrigere Preise, Verfügbarkeit auf Lager, kurze Vorlaufzeiten, eine erprobten Fertigungsprozess und vieles mehr.

Abbildung 4 (links): Abbildung 4 (links): Plankonvexe (PCX) Einzellinse, eine ideale Standardlösung für Kollimations- und Fokussierungsanwendungen mit monochromatischer Beleuchtung

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Tipps für die Konstruktion mit Katalogoptiken
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TECHSPEC^® λ/20 PCX-Linsen
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TECHSPEC^® PCX-Zylinderlinsen für die Bildgebung
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Fallstudien

Abbildung 5: 3nethra von Forus Health spielt eine entscheidende Rolle beim weltweiten Kampf gegen vermeidbare Blindheit

Forus Health

Forus Health nutzte das optische Design-Know-how von EO und die Standardkomponenten, um 3nethra zu bauen, ein erschwingliches, tragbares ophthalmologisches Gerät zur Diagnose vermeidbarer Augenkrankheiten in Indien. In Indien gibt es nur wenige Augenärzte im Verhältnis zur Bevölkerung, und dieses einfach zu bedienende Gerät hilft bei der Erkennung und Vorbeugung von Katarakten und Glaukomen sowie von diabetischen Netzhaut-, Refraktions- und Hornhautproblemen.

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Erkrankungen des Auges

Im Folgenden sind häufige Erkrankungen des Auges aufgelistet, die durch moderne diagnostische Verfahren erkannt werden können. Diese Erkrankungen können aus verschiedenen Gründen auftreten, wie z. B. Alter oder stumpfe Traumata, lassen sich aber dank des Fortschritts in der optikbasierten Medizintechnik leichter erkennen und behandeln, zumal die medizinische Technologie und Ausrüstung schnell, tragbar und einfach zu bedienen ist.

Diabetische Retinopathie

Schädigung der Netzhaut Eine dünne Schicht auf der Rückseite des Auges, die lichtempfindliche Zellen enthält. Diese Zellen lösen einen Nervenimpuls aus, der vom Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet wird und ein visuelles Bild erzeugt, das wir als Sehen wahrnehmen. Die lichtempfindlichen Zellen werden als Fotorezeptoren bezeichnet. als Folge des Diabetes, führt oft zur Erblindung. Sie ist für 12% aller neuen Erblindungsfälle in den USA verantwortlich und betrifft etwa 80% der Menschen, die über einen längeren Zeitraum an Diabetes leiden.

AMD

Altersbedingte Makuladegeneration, eine Erkrankung, die zu verschwommenem oder fehlendem Sehen im zentralen Gesichtsfeld führt. Diese Erkrankung wird durch eine Schädigung der Fotorezeptoren Eine Art von Nervenzellen in der Netzhaut, die Licht in Signale umwandeln, die unser Gehirn als Bild verarbeitet. Es gibt zwei Arten von Fotorezeptorzellen, die als Stäbchen und Zapfen bekannt sind und die zusammenarbeiten, um die Bilder zu erzeugen, die wir sehen. In der Makula der Netzhaut ausgelöst, die AMD führt zwar nur selten zur völligen Erblindung, beeinträchtigt aber mindestens die Fähigkeit, Objekte oder Menschen klar zu sehen.

Glaukom

Augenkrankheit, die zu einer Schädigung des SehnervsSinnesfaser, die die von den Fotorezeptoren in der Netzhaut erzeugten elektrischen Impulse zum Gehirn leitet, wo sie verarbeitet werden. und Sehverlust führt. Der Verlust der Sehkraft erfolgt langsam und schleichend, weshalb das Glaukom oft übersehen und nicht behandelt wird. Sie ist weltweit die zweithäufigste Ursache für Erblindung.

Grauer Star

Eine Trübung der LinseTransparentes, flexibles Gewebe, das sich direkt hinter der Iris und der Pupille befindet. Sie trägt dazu bei, das Licht auf der Netzhaut zu bündeln und liefert 25-35% der Fokussierungskraft des Auges. Eine Linse verändert ihre gekrümmte Form, um ihre Schärfe anzupassen. im Auge, was zu einem Sehverlust führt. Meistens wird sie durch das Alter ausgelöst, sie kann aber auch durch ein stumpfes Trauma oder einen schlechten Gesundheitszustand entstehen. Der Graue Star ist für die Hälfte aller Erblindungen auf der Welt verantwortlich.