Faserlösungen für die OCT-Bildgebung

Coherent gehört zu den weltweit führenden Anbietern von optischen Fasern und faseroptischen Baugruppen für den Nicht-Telekommunikationsbereich. Unsere Standard- und kundenspezifischen Fasern für den Einsatz durch OEMs in der optischen Kohärenztomographie (OCT) bieten eine überlegene Kombination von Eigenschaften und Vorteilen für diesen anspruchsvollen Bildgebungsbereich.

OCT in Kürze  

OCT ist eine Form der Weißlicht-Interferometrie, bei der breitbandiges Licht von einer Fasersonde in das Gewebe geleitet wird. Die (zurückgestreute) Intensität wird mit dem Licht einer Referenzrückreflexion gemischt und mit einem Fotodetektor erfasst. Ein Interferenzsignal wird nur dann erzeugt, wenn die beiden Weglängen gleich sind. Durch Schwenken der Referenzarmlänge (oder durch eine äquivalente Fourier-Transformation) ist das OCT-System somit in der Lage, rückgestreute Reflexionen aus dem Gewebe der genauen Z-Tiefe zuzuordnen. Diese Datenzeile wird als A-Bild bezeichnet. Anschließend wird eine XZ-Bildschicht erstellt, indem die Sonde seitlich entlang der X-Achse gescannt wird. Und ein vollständiges 3D-Bild wird durch die Kombination vieler Schichten durch Scannen entlang der Y-Achse aufgenommen.

OCT ist also eine 3D-Bildgebung, die eine höhere Auflösung als die Ultraschallbildgebung, aber eine geringere Auflösung als die konfokale Mikroskopie bietet. Die häufigste Anwendung ist daher die detaillierte Gewebedarstellung in der Augenheilkunde, z. B. zur Überwachung des Fortschreitens eines Glaukoms.

Hohe Bandbreite

Einige OCT-Systeme verwenden eine wellenlängengetrennte Quelle, üblicher ist jedoch die Verwendung einer Breitbandquelle wie z. B. eines Superkontinuums. Ein breiter Spektralbereich ist erforderlich, da die axiale Bildauflösung (A-Scan) umgekehrt vom Spektralbereich abhängt. Sowohl bei breitbandigen als auch bei Sweep-Formaten ist es daher von entscheidender Bedeutung, Fasern zu verwenden, die die große Bandbreite der OCT-Lichtquelle nicht beschneiden. Coherent fertigt seine OCT-Fasern aus hochreinen Gläsern, die speziell für ihre breitbandigen (und flachen) Übertragungseigenschaften ausgewählt wurden. Dazu gehören Fasern mit kürzeren Wellenlängen um 780 nm, die sich hervorragend für die Ophthalmologie eignen. Wir stellen auch Fasern her, die bei 1060 nm zentriert sind, sowie langwellige Fasern, die bei 1310 nm zentriert sind, was für tiefere Bildgebung immer beliebter wird, da die Lichtstreuung in diesem Wellenlängenbereich minimiert ist.

Präzise Dispersionskontrolle

Bei der OCT wird das vom Gewebe zurückkommende Licht mit dem Licht verglichen, das eine identische Weglänge durch die Referenzfaser zurückgelegt hat. Alle Glasfasern weisen jedoch eine gewisse Dispersion auf, bei der der Brechungsindex und damit die effektive Weglänge mit der Wellenlänge variiert. Diese Dispersion wird in der OCT-Signalverarbeitungssoftware berücksichtigt. Diese wellenlängenabhängige Korrektur funktioniert jedoch nur dann korrekt, wenn die Dispersion in der Mess- und der Referenzfaser gleich ist. Und sie muss gleich bleiben, wenn eine dieser Fasern aus irgendeinem Grund ausgetauscht wird, da es sonst zu Bildverarbeitungsfehlern und einer verminderten axialen Auflösung kommen kann. Dispersion ist eine Frage der Materialqualität, und Coherent verwendet nur Glasvorformen, die aufgrund ihrer hervorragenden und äußerst konsistenten Dispersionsspezifikationen von weltweit führenden Lieferanten ausgewählt wurden.

Single- und Double-Clad-Fasern

Coherent bietet sowohl Single- als auch Dual-Clad-Fasern für den OCT-Einsatz. Wieso? Frühe OCT-Systeme verwendeten eine Sonde mit zwei Abtastfasern. Für den Vorwärtspfad wurde eine Monomode-Faser verwendet, während eine zweite Faser für das vom Gewebe reflektierte Licht zuständig war. Die Rückholfaser verwendet optimal einen größeren Kern, um die Lichtsammel- und Kopplungseffizienz zu erhöhen. Spätere Konstruktionen verwenden oft nur eine Faser für den Hin- und Rückweg. Um jedoch ein ähnliches Signal-Rausch-Verhältnis und eine ähnliche Bildauflösung wie mit dem älteren Zwei-Faser-Aufbau zu erreichen, erfordert dieses Ein-Faser-Format eine doppelt ummantelte Faser für eine optimierte Übertragung sowohl des anregenden als auch des zurückreflektierten Lichts. Coherent unterstützt sowohl OCT-Instrumente als auch Instrumente, die OCT und Spektroskopie kombinieren, mit einer breiten Palette von Single- und Dual-Clad-Fasern.

Extrem verlustarme Übertragung

Die Maximierung des Signal-Rausch-Verhältnisses ist bei der OCT wichtig, da die zurückgeworfene Lichtintensität sehr gering sein kann. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, Fasern mit geringem Übertragungsverlust zu verwenden, um die Signalintensität zu optimieren und dadurch die Bildqualität zu maximieren und die Bilderfassungszeiten zu minimieren. Wir bieten Fasern mit dem geringstmöglichen Übertragungsverlust an, da wir von hochwertigem Glas ausgehen, das sich durch geringe Absorption und geringe Streuung auszeichnet. Auch an Spleißen, Steckern usw. kommt es unweigerlich zu Verlusten. Coherent verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der Lieferung von Fasern und Faserbaugruppen in einer Vielzahl von Formaten für anspruchsvolle industrielle und medizinische Anwendungen. Wir verstehen es, alle Prozesse beim Spalten, Spleißen, Ausrichten, Verbinden usw. umfassend zu optimieren. Ganz gleich, ob Sie eine einfache Faser oder ein vollständig integriertes Modul von Coherent verwenden, Sie können sicher sein, dass es immer den geringsten Übertragungsverlust aufweist. Coherent bietet Fasern mit einem geringen Dämpfungsverlust von <1 dB/km an.

Acrylat- und biokompatible Beschichtungen

Optische Fasern für OCT von Coherent und weitere medizinische Anwendungen werden mit verschiedenen Außenbeschichtungen angeboten. Diese können so gewählt werden, dass sie die Faser durch maximale Abriebfestigkeit schützen, wiederholte Sterilisationszyklen (Autoklavieren) unterstützen und/oder das Risiko von Reizungen und Entzündungen bei intrakorporalen Anwendungen minimieren. Zu den verfügbaren Beschichtungen gehören Acrylat und Polyimid. Tefzel ist auch eine beliebte Wahl für medizinische Anwendungen, da dieser biokompatible Thermoplast eine attraktive Kombination aus mechanischer Zähigkeit und chemischer Beständigkeit bietet. 

Weitere Vorteile

Coherent Fasern für medizinische Zwecke bieten eine Reihe weiterer praktischer Vorteile, die bei einigen Anwendungen entscheidend sein können. Wir ziehen, beschichten und testen diese Fasern mit extrem genauer Maßkontrolle. Dies vereinfacht ihre Verwendung in Präzisionskathetern. Ebenso zeichnen sich die Fasern durch eine hervorragende Kern-Mantel-Konzentrizität aus, die das Risiko von Artefakten durch Spleiße oder Stecker minimiert. Wir verwenden auch Glas und andere Materialien, die optional durch Bestrahlung sterilisiert werden können, z. B. als Alternative zum Autoklavieren.

Vertikale Integration und Erfahrung

Die optische Faser ist eine entscheidende OEM-Komponente eines OCT-Systems. Daher ist die Wahl des Faserherstellers ebenso wichtig wie die Faser selbst. Coherent bietet eine Reihe von Vorteilen, die uns zu einem idealen Partner für jeden OCT-Systembauer machen.  In erster Linie verstehen wir das Geschäft mit medizinischen Faserkomponenten sehr gut und befolgen durchgängig die gute Herstellungspraxis der FDA: So führen wir z. B. Aufzeichnungen über den Geräteverlauf und bewahren diese Daten für einen angemessenen Zeitraum auf. Coherent ist auch ein vertikal integrierter Anbieter, der Sie vom Prototypen bis zur Serienproduktion unterstützen kann. Darüber hinaus verfügen wir über umfassendes Fachwissen in der Herstellung kompletter faseroptische Baugruppen in unserer ISO 13485- und bioburdenarmen Produktionsstätte. Anstatt Glasfasern zu kaufen und sie für kundenspezifische Stecker oder Spitzen zu versenden, können Sie sich von Coherent die ideale Glasfaserbaugruppe liefern lassen, die vollständig getestet und für die einfache Integration in Ihr System bereit ist.