光學(xué)相干層析成像技術(shù)

1、光學(xué)相干層析成像技術(shù)及其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 應(yīng)用需要 對(duì)病變組織的精 確診斷是當(dāng)今世界醫(yī)學(xué)研究的重要 課題之一，生物 醫(yī)學(xué) 工作者一直在尋找無(wú)創(chuàng)的生物體檢測(cè)方法 。 在現(xiàn)有的疾病診斷方法中，很多都依賴于成像技術(shù) ，以求安全、及時(shí)，有效地發(fā)現(xiàn)病變，并對(duì)其 區(qū)分定位。 臨床上 目前使 用的成像技術(shù)主要有超聲波 ，x射線透視、ct掃描 以及磁共振成像(mri)等 ，這些 診斷方法適用于不同場(chǎng)合，同時(shí)各自又都有一定的缺點(diǎn)和局限性 。醫(yī)學(xué)成像診斷的要求 實(shí)時(shí) 在體：不影響組織的結(jié)構(gòu)， 危害性?。簾o(wú)創(chuàng)，輻射小 分辨力高光學(xué)相干層析成像（oct） 光學(xué)相干層析(oct)是9o年代發(fā)展起來(lái)的一種新型光學(xué)成像手段。

2、它通過(guò)測(cè)量生物組織的背散射光強(qiáng)度和相位獲取內(nèi)部的顯微結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行層析成像。 分辨率1um15um， 比傳統(tǒng)的超聲成像高l2個(gè)數(shù)量級(jí)，并且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在體檢測(cè)。oct系統(tǒng)的體積和制造成本都遠(yuǎn)小于磁共振成像(mri)這使得該技術(shù)在實(shí)驗(yàn)研究和臨床應(yīng)用方面都大有可為oct工作原理oct工作原理 光學(xué)相干層析系統(tǒng)可認(rèn)為是由共焦掃描系統(tǒng)和低相干干涉儀組成 其裝置如圖所示，裝置的核心是一 個(gè)光纖邁克爾遜干涉儀， 光源為低相干寬帶光源，干涉儀的一臂稱為參考臂，包含參考反射鏡；另一臂稱為樣品臂，主要包含了共焦掃描系統(tǒng)和待測(cè)樣品 光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò) 22的光纖耦合器，被均勻地分成兩束分別進(jìn)入放有反射鏡的參考臂，和放

3、有被測(cè)樣品的樣品臂。 照在樣品上的光進(jìn)入樣品組織內(nèi)部經(jīng)過(guò)樣品反射回來(lái) 只有來(lái)自樣品某一特定深度的反射光才能與參考光相干，反射光信號(hào)包含有組織光學(xué)參數(shù)的信息 ， 探測(cè)器把干涉后的光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)收集 ，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分析?？v向掃描 參考臂反射鏡的位 置，便可獲得樣品的深度層析圖像 。oct分辨率 oct的分辨本領(lǐng)由其縱向分辨率和橫向分辨率來(lái)衡量 其縱向分辨率取決于oct系統(tǒng)低相干光源的相干長(zhǎng)度 oct的橫向分辨率取決于光束通過(guò)焦距為f的透鏡聚焦到樣品上的光斑直徑2222lin42fxdnaoct分辨率優(yōu)勢(shì) 光學(xué)相干層析術(shù)(oct)的最大優(yōu)點(diǎn)是可以獲得比x射線ct、超聲成像術(shù)

4、、核磁共振成像術(shù)等傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)成像技術(shù)高l2個(gè)數(shù)量級(jí)的分辨率.oct在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)研究方面的應(yīng)用 眼科診斷 oct可用于診斷諸如青光眼、糖尿病水腫等需要定量測(cè)量視網(wǎng)膜變化的疾病 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，oct 診斷各種視網(wǎng)膜疾病非常有用，從有斑點(diǎn)產(chǎn)生，到形成青光眼，再到視網(wǎng)膜脫離均可探測(cè)。 在描繪眼睛結(jié)構(gòu)方面，oct的能力是其他成像儀器所不能比擬的牙科診斷 psoct（偏振敏感oct） 使用樣品對(duì)背散射光雙折射的大小成像 牙齒表面的釉質(zhì)具有強(qiáng)烈的雙折射效應(yīng)，釉質(zhì)受損后這一效應(yīng)隨之減弱， 因此，psoct特別適合于齲齒的檢測(cè) 進(jìn)一步可以對(duì)組織進(jìn)行正常態(tài)和熱損傷的區(qū)別心血管疾病探查 將oct成像與多普勒技術(shù)相結(jié)

5、合，形成一種新的檢測(cè)儀器 光學(xué)多普勒層析儀(optical doppler tomographyodt) 該系統(tǒng)可用來(lái)檢測(cè)埋藏在高散射介質(zhì)下流體的流速 與傳統(tǒng)的超聲多普勒血流儀相比，odt具有更高的分辨率胃腸道診斷 oct導(dǎo)管式內(nèi)窺鏡 以環(huán)形方式對(duì)光束進(jìn)行掃描并對(duì)內(nèi)窺鏡所能探測(cè)到的區(qū)域進(jìn)行截面成像 拓寬了oct的戚像范圍，使之能夠用于對(duì)心血管系統(tǒng)、胃腸道組織、泌尿系統(tǒng)及呼吸道等管狀生物組織的高分辨率成像。乳腺癌早診 采用漫射光進(jìn)行檢測(cè)， 使用超聲束聚焦于生物組織使組織透射和反射的光學(xué)層析信號(hào)受到調(diào)制 調(diào)制使焦點(diǎn)附近聲壓起伏造成組織的密度起伏，從而改變漫透射系數(shù)以及折射率獲得探測(cè)區(qū)域附近生物組織的光學(xué)和力學(xué)性質(zhì)， 改變焦點(diǎn)，掃描即可獲得斷層圖像 理論分析表明其探測(cè)深度可這10cm這項(xiàng)技術(shù)綜合了光學(xué)成像的對(duì)比度和超聲成像的深度分辨優(yōu)勢(shì)，因此特別適合于乳腺癌的早期診斷。發(fā)展和展望 改進(jìn)的光源：帶寬更寬、功率更大的光源 更好的探測(cè) 快速的圖像采集：目前可以做到實(shí)時(shí)成象，目標(biāo)是可以視頻成象 易于使用的軟件：方便、友好、易于使用頻譜光學(xué)相干層析術(shù) spectral optical coherence tomography 原理是基于光譜的干涉 回光采集部分是一個(gè)高分辨