光學相干層析成像（optical coherence tomography, OCT）是20世紀90年代逐步發展而成的一種新的三維層析成像技術。OCT基於低相干干涉原理獲得深度方向的層析能力，通過掃描可以重構出生物組織或材料內部結構的二維或三維圖像，其信號對比度源於生物組織或材料內部光學反射（散射）特性的空間變化。該成像模式的核心部件包括寬頻光源、麥可遜干涉儀和光電探測器，其軸向解析度取決於寬頻光源的相干長度，一般可以達到1-10μm，而徑向解析度與普通光學顯微鏡類似，決定於樣品內部聚焦光斑的尺寸，一般也在微米量級。OCT具有非接觸、非侵入、成像速度快（實時動態成像）、探測靈敏度高等優點。目前，OCT技術已經在臨床診療與科學研究中獲得了廣泛的套用。
基本介紹
- 中文名：光學相干層析成像
- 外文名：optical coherence tomography, OCT
- 原理：低相干干涉原理
- 屬性：三維層析成像技術
理論,功能拓展套用,擴展閱讀,
理論
1.時域光學相干層析成像術（time domain optical coherence tomography，TDOCT）
由於縱向採用時間/空間逐點掃描的機制，成像速度受限，一般認為TDOCT屬於OCT的第一代技術。如圖2所示，TDOCT一般以麥可遜干涉儀為主體，利用單點探測器記錄寬頻光源(如超發光二極體)低相干干涉的時域信號。若且唯若參考臂與樣品臂的光程完全匹配的情況下，才能產生干涉信號。通過參考臂的掃描，實現樣品內部縱向信息（深度方向）的逐點獲取。由於該掃描機制的限制，TDOCT的軸向線掃描速度（A-line）一般被限制在2-4kHz，極大的限制了TDOCT的成像速度。但是，由於其靈敏度不隨深度增加而衰減，目前，TDOCT仍然用於眼前節、冠狀動脈等需要較大量程的情況。
圖2. 時域光學相干層析成像(TDOCT)系統示意圖
2.傅立葉域光學相干層析成像術（Fourier domain optical coherence tomography，FDOCT）
由於縱向改用傅立葉域並行探測的機制，成像速度獲得了極大的提升，FDOCT一般認為是OCT的第二代技術。FDOCT通過記錄低相干干涉的光譜信號，利用傅立葉分析，實現縱向的空間結構信息的並行獲取。目前，根據干涉光譜信號的獲取方式的不同，FDOCT大致有兩種實現方法：光譜域OCT和掃頻OCT。
2.1 光譜域光學相干層析成像術（Spectral domain optical coherence tomography，SDOCT）
如圖3所示，SDOCT一般以麥可遜干涉儀為主體，利用線陣相機同時記錄寬頻光源(如超發光二極體)的低相干干涉光譜信號，通過傅立葉變換，實現樣品內部縱向信息（深度方向）的並行獲取。該技術不需要參考臂的機械掃描，A-line速度主要決定於相機的曝光頻率，一般可以達到幾十kHz，甚至數百kHz，是目前臨床眼科套用的主流技術。
圖3 光譜域光學相干層析成像（SDOCT）系統示意圖
2.2 掃頻光學相干層析成像技術（Swept source optical coherence tomography，SSOCT）
如圖4所示，SSOCT一般以麥可遜干涉儀為主體，利用點探測器分時記錄寬頻掃頻光源的低相干干涉光譜信號，通過傅立葉變換，實現樣品內部縱向信息（深度方向）的並行獲取。該技術的成像速度主要決定於光源的掃頻頻率。得益於高速掃頻光源技術的發展，該OCT技術目前最高可以實現數MHz的縱向線掃描速度，具有良好的發展前景。
圖4 掃頻光學相干層析成像（SSOCT）系統示意圖
功能拓展套用
普通OCT技術可以實現組織內部微觀形態結構的三維活體成像，通過與Doppler技術、光譜技術、偏振技術等結合，可以獲得三維空間分辨的生物組織生理功能信息。特別是，通過將OCT與動態散射技術結合可以實現無標記三維微血管造影，獲得組織內部血流灌注的三維活體成像。
圖5. 人眼角鞏膜緣處微血管造影[2]
在臨床眼科中，OCT可以實現眼前節（角膜、房角、晶狀體等）、視網膜和脈絡膜等重要眼組織的活體三維成像，可用於糖尿病性視網膜病變、老年性黃斑變性和青光眼等疾病的診斷和治療。OCT還可以用於冠狀動脈、消化道、呼吸道、腦皮層、癌症、皮膚等生物組織的成像，以及某些材料特性的檢測。
圖6. 人眼活體全眼前節大視場OCT斷層成像[3]
圖7. 人眼活體眼底大視場OCT斷層成像[4]
擴展閱讀
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