Neste trabalho desenvolvemos um novo método para análise biométrica do olho. Essa análise se compõe de medidas dos parâmetros biomecânicos, ou seja, espessura da córnea, distancia entre a córnea e o cristalino, espessura do cristalino, e distancia entre o cristalino e a retina. Este novo método funciona utilizando o princípio da interferometria com laser de baixa coerência. O conhecimento desses parâmetros e de suma importância para o fornecimento de dados necessários para o implante de lentes intra-oculares, em casos de catarata. Alem disso, eles permitem diagnosticar patologias clinicamente caracterizadas por suas alterações. O instrumento convencionalmente utilizado para essas medidas e o biômetro ultra-sônico. Embora esses biômetros sejam práticos e eficientes, a resolução por análise ultra-sônica esta limitada ao fato do tecido ocular não fornecer ecos satisfatórios em freqüências muito acima de 10 MHz. Uma limitação na resposta de freqüência determina uma subseqüente limitação na precisão de medida, já que esta será tanto maior quanta maior a freqüência. Uma variedade de técnicas diferentes tem sido experimentada nos últimos dez anos visando estabelecer um método mais preciso. Entretanto, várias das alternativas existentes têm sido rejeitadas devido à complexidade operacional e altos custos. A técnica interferométrica, entretanto, reúne alta resolução, simplicidade operacional e baixo custo. Isso pode ser constatado pelos resultados obtidos, os quais revela um enorme potencial aplicativo para futuros trabalhos de pesquisa ou mesmo de diagnose. / In this work we have developed a new method for biometric analysis of the eye. This analysis consists of measurements of biomechanical parameters, like thickness of the cornea, distance between the cornea and the crystalline lens, thickness of the crystalline lens and distance between the crystalline lens and the retina. In this new method we use the interferometric principle with a low coherence laser. The knowledge of these parameters is very important in order to supply the necessary data for the implant of intraocular lenes, in the cases of cataract. Besides of allow the diagnosis of the pathologies, which are characterized by their changes. The instrument used in the measurements is an ultrasonic biometer. However the resolution of this instrument is limited by the ocular tissue, which does not allow satisfactory echos in frequencies above 10 MHz. A variety of the techniques have been used in the last ten years in the order to establish a more accurate method. However most of the existing alternatives have been rejected due to operational complexity and high cost. The interferometric technique unites high resolution, operational simplicity and low cost. This can be concluded by the results obtained in this work, which demonstrate the great potentiality of the method for future in academic research or clinical diagnosis.

Neste trabalho desenvolvemos um novo método para análise biométrica do olho. Essa análise se compõe de medidas dos parâmetros biomecânicos, ou seja, espessura da córnea, distancia entre a córnea e o cristalino, espessura do cristalino, e distancia entre o cristalino e a retina. Este novo método funciona utilizando o princípio da interferometria com laser de baixa coerência. O conhecimento desses parâmetros e de suma importância para o fornecimento de dados necessários para o implante de lentes intra-oculares, em casos de catarata. Alem disso, eles permitem diagnosticar patologias clinicamente caracterizadas por suas alterações. O instrumento convencionalmente utilizado para essas medidas e o biômetro ultra-sônico. Embora esses biômetros sejam práticos e eficientes, a resolução por análise ultra-sônica esta limitada ao fato do tecido ocular não fornecer ecos satisfatórios em freqüências muito acima de 10 MHz. Uma limitação na resposta de freqüência determina uma subseqüente limitação na precisão de medida, já que esta será tanto maior quanta maior a freqüência. Uma variedade de técnicas diferentes tem sido experimentada nos últimos dez anos visando estabelecer um método mais preciso. Entretanto, várias das alternativas existentes têm sido rejeitadas devido à complexidade operacional e altos custos. A técnica interferométrica, entretanto, reúne alta resolução, simplicidade operacional e baixo custo. Isso pode ser constatado pelos resultados obtidos, os quais revela um enorme potencial aplicativo para futuros trabalhos de pesquisa ou mesmo de diagnose. / In this work we have developed a new method for biometric analysis of the eye. This analysis consists of measurements of biomechanical parameters, like thickness of the cornea, distance between the cornea and the crystalline lens, thickness of the crystalline lens and distance between the crystalline lens and the retina. In this new method we use the interferometric principle with a low coherence laser. The knowledge of these parameters is very important in order to supply the necessary data for the implant of intraocular lenes, in the cases of cataract. Besides of allow the diagnosis of the pathologies, which are characterized by their changes. The instrument used in the measurements is an ultrasonic biometer. However the resolution of this instrument is limited by the ocular tissue, which does not allow satisfactory echos in frequencies above 10 MHz. A variety of the techniques have been used in the last ten years in the order to establish a more accurate method. However most of the existing alternatives have been rejected due to operational complexity and high cost. The interferometric technique unites high resolution, operational simplicity and low cost. This can be concluded by the results obtained in this work, which demonstrate the great potentiality of the method for future in academic research or clinical diagnosis.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7746_1.pdf: 2389621 bytes, checksum: 1af31849e955fb9c2078ec1ebd71fa6a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nesta dissertação, descrevemos a teoria básica e os detalhes de implementação experimental de três sistemas de tomografia por coerência óptica, dois no regime temporal e outro no regime espectral (Fourier). Tomografia por coerência óptica (TCO) é um método de imageamento óptico não invasivo, capaz de gerar imagens da seção transversal de materiais e tecidos biológicos. A técnica de TCO tem como base a interferência entre dois feixes de luz de baixa coerência, cuja resolução espacial longitudinal é determinada pela largura de banda espectral da fonte, e a profundidade de penetração na amostra é função dos coeficientes de espalhamento e absorção. Nos sistemas desenvolvidos neste trabalho, utilizamos como fonte de luz incidente em um interferômetro de Michelson (ar livre) um laser de Titânio-Safira com espectro alargado por efeitos não lineares em uma fibra óptica, obtendo-se uma largura espectral de 50 nm, centrado em 800nm, a partir do qual calculamos a resolução longitudinal de 5,6 mm. Para os sistemas operando no regime temporal, em umdos braços do interferômetro colocouse a amostra e no outro foram utilizadas duas linhas de atraso (não simultaneamente). Em um dos casos, a linha de atraso consistia de um espelhomóvelmontado em um transladador controlado por computador. No segundo caso, introduzimos uma linha de atraso de Fourier, composta de uma grade de difração, lente, um espelho montado sobre um motor galvo e um espelho fixo. A amostra a ser estudada foi fixada sobre uma base, que foi deslocada lateralmente durante a aquisição dos dados. No sistema de detecção, o sinal foi pré-processado e digitalizado. Todo o sistema de controle, deteção e geração de imagens foi desenvolvido usando o software Labview. Os tempos de aquisição de dados em uma única varredura em profundidade foram de 12 s e 50 ms para a primeira e segunda montagens, respectivamente. No sistema operando no domínio de Fourier, no lugar da linha de atraso, foi introduzido um espelho fixo e o sinal de interferência era dirigido a um espectrômetro. Um novo programa foi desenvolvido em Labview para controle de deslocamento lateral e aquisição de imagens, cujo tempo de aquisição de uma varredura em profundidade é de 500 ms. A sensibilidade foi de 98dB para uma potência incidente na amostra de 1 mW. O novo sistema também pode ser controlado remotamente, inclusive via internet, para aquisição de dados. Como exemplo de aplicação, os sistemas desenvolvidos foram utilizados para gerar imagens em dentes humanos in vitro, e as imagens obtidas foram bastante satisfatórias, quando comparadas com análises de microscopia óptica ou com outros resultados descritos na literatura

Neste trabalho implementamos dois sistemas de OCT, um deles utilizando fibras ópticas e um estágio de translação linear como sistema de deslocamento e foi desenvolvido no departamento de Física da Universidade Federal de Pernambuco. O outro sistema de OCT foi baseado um interferômetro de Michelson convencional, foi implementado no Centro de Lasers e Aplicações no Ipen utilizando a técnica de introdução de atraso com grade de difração e galvanômetro (fast Fourier Scanning), como sistema de varredura longitudinal. Foi implementado e um programa computacional para aquisição de dados automática, com geração das imagens de OCT em \"tempo real\". Com os sistemas desenvolvidos, foi possível detectar objetos imersos em meios espalhadores, detectar lesões de cáries induzidas in vitro quimicamente ou microbiologicamente, sendo este último um resultado original, além de avaliar a qualidade de restaurações dentárias. É importante destacar ainda que as alterações nas propriedades ópticas dos tecidos cariados podem ser detectadas pelo método de OCT muito antes de se tornarem aparentes aos métodos convencionais de detecção. Ela pode extrair informações quantitativas sobre a birrefringência do tecido, quando a técnica for sensível à polarização. Demonstramos que a análise de Fourier aplicada ao sinal de OCT permite detectar deslocamentos em sistemas periódicos e quase periódicos, abaixo do limite de resolução espacial definido pelo comprimento de coerência da fonte óptica. Com o auxílio desta metodologia aqui desenvolvida, mostramos que nosso sistema, com resolução de 10 ?m, é capaz de detectar variações em redes periódicas de algumas centenas de nanômetros entre as estruturas espalhadoras. Este desenvolvimento é uma contribuição inédita às aplicações de OCT. / Two Optical Coherence Tomography (OCT) systems were implemented, one using optical fiber and other with a conventional Michelson interferometer. Also, two linear translation stages were utilized, and the conventional one uses a fast Fourier scanning system, where a delay in the optical path is introduced by a grating and a galvanometric mirror. A computational program allowed for a parallel time acquisition image formation. This system allowed for the detection of an immersed object in a turbid medium, subclinical caries lesion in human tooth, chemically and biologically induced by pH cycling and bacteria, and this last result being original. Besides, the method allowed for the evaluation of the quality of dental restoration. It is important to mention that the OCT technique allows the detection of optical changes much before they become apparent for conventional methods of detection and it is possible to quantify the birefringence when the polarization sensitive technique is used. Applying a Fourier transform on the OCT signal provided by periodical or quasi-periodical structures, the spatial resolution was increased well bellow the coherence length. In our case, this length was 10 ?m it was decreased to hundreds of nm.

Neste trabalho implementamos dois sistemas de OCT, um deles utilizando fibras ópticas e um estágio de translação linear como sistema de deslocamento e foi desenvolvido no departamento de Física da Universidade Federal de Pernambuco. O outro sistema de OCT foi baseado um interferômetro de Michelson convencional, foi implementado no Centro de Lasers e Aplicações no Ipen utilizando a técnica de introdução de atraso com grade de difração e galvanômetro (fast Fourier Scanning), como sistema de varredura longitudinal. Foi implementado e um programa computacional para aquisição de dados automática, com geração das imagens de OCT em \"tempo real\". Com os sistemas desenvolvidos, foi possível detectar objetos imersos em meios espalhadores, detectar lesões de cáries induzidas in vitro quimicamente ou microbiologicamente, sendo este último um resultado original, além de avaliar a qualidade de restaurações dentárias. É importante destacar ainda que as alterações nas propriedades ópticas dos tecidos cariados podem ser detectadas pelo método de OCT muito antes de se tornarem aparentes aos métodos convencionais de detecção. Ela pode extrair informações quantitativas sobre a birrefringência do tecido, quando a técnica for sensível à polarização. Demonstramos que a análise de Fourier aplicada ao sinal de OCT permite detectar deslocamentos em sistemas periódicos e quase periódicos, abaixo do limite de resolução espacial definido pelo comprimento de coerência da fonte óptica. Com o auxílio desta metodologia aqui desenvolvida, mostramos que nosso sistema, com resolução de 10 ?m, é capaz de detectar variações em redes periódicas de algumas centenas de nanômetros entre as estruturas espalhadoras. Este desenvolvimento é uma contribuição inédita às aplicações de OCT. / Two Optical Coherence Tomography (OCT) systems were implemented, one using optical fiber and other with a conventional Michelson interferometer. Also, two linear translation stages were utilized, and the conventional one uses a fast Fourier scanning system, where a delay in the optical path is introduced by a grating and a galvanometric mirror. A computational program allowed for a parallel time acquisition image formation. This system allowed for the detection of an immersed object in a turbid medium, subclinical caries lesion in human tooth, chemically and biologically induced by pH cycling and bacteria, and this last result being original. Besides, the method allowed for the evaluation of the quality of dental restoration. It is important to mention that the OCT technique allows the detection of optical changes much before they become apparent for conventional methods of detection and it is possible to quantify the birefringence when the polarization sensitive technique is used. Applying a Fourier transform on the OCT signal provided by periodical or quasi-periodical structures, the spatial resolution was increased well bellow the coherence length. In our case, this length was 10 ?m it was decreased to hundreds of nm.