Quantitative reflection holographic tomography for in-vivo analysis of biological specimens (akronim: Re.HOT)

Opis projektu:

Optyczna tomografia koherencyjna (OCT) to szeroko stosowana, nieinwazyjna technika obrazowania, która umożliwia wizualizację przekrojowych obrazów ludzkiego oka. Umożliwienie OCT odzyskiwania rozkładu współczynnika załamania (RI) stanowi „świętego Graala” obrazowania. Zrewolucjonizowałoby to obecne procedury OCT, po raz pierwszy oferując diagnozę ilościową. To z kolei otworzyłoby drzwi do nowych, unikatowych zastosowań, takich jak długo wyczekiwane, nowej generacji zabiegi laserowej korekcji wzroku, które obecnie nie dysponują żadnymi narzędziami kontroli jakości. Obecnie żadna metoda obrazowania biomedycznego nie jest w stanie nieinwazyjnie dostarczyć na żywo rozkładu RI tkanek pacjentów in vivo. Wynika to z konieczności stosowania trybu odbiciowego pomiaru. W sposób naturalny daje on rekonstrukcje z funkcją przenoszenia optycznego obejmującą jedynie obszar wysokoczęstotliwościowy widma. Aby rozwiązać ten problem, w ramach projektu Re.HOT proponowana jest zmiana paradygmatu poprzez odmienne podejście do sygnałów OCT. Mianowicie, dzięki zastosowaniu unikalnych ram numerycznych, planuje się traktować światło powracające od obiektu tak, jakby dwukrotnie przechodziło ono przez jego część. W rezultacie, jako przełomowy pomysł, OCT staje się ilościową metodą obrazowania transmisyjnego, w tym sensie, że mierzony sygnał obejmuje obszar niskoczęstotliwościowy widma. Co więcej, zamiarem projektu jest innowacyjne połączenie tej nowej reformulacji z podejściem tomografii holograficznej. Z tego  względu projekt proponuje rejestrowanie wielu pomiarów OCT z różnych kątów oraz zastosowanie dedykowanych algorytmów rekonstrukcji tomograficznej w celu odtworzenia trójwymiarowego rozkładu RI żywych tkanek pacjentów in vivo. Będzie to pierwsze na świecie podejście obrazowe, które umożliwi w pełni ilościową, „na żywo” diagnozę online, otwierając nowe możliwości nie tylko w medycynie (takie jak przed- i śródoperacyjna ocena tkanki w czasie rzeczywistym), lecz także w inżynierii materiałowej (wysokiej jakości badania warstw kompozytowych) czy w przemyśle fotonicznym (walidacja zintegrowanych układów fotonicznych).