什么是光学相干断层扫描（OCT）？

概述

光学相干断层扫描（OCT）是一种非侵入性光学成像方法，其特点是采用干涉测量法，能够实现分辨率和穿透深度均为几毫米的横截面成像。本文概述了光学相干断层扫描技术，讨论了其原理、应用和最新发展。

工作原理
 

光学相干断层扫描技术能使内部结构可视化，从而捕捉到生物组织的详细横截面图像。光学相干断层扫描是根据干涉测量和低相干光原理进行操作的，其中包括将一束近红外线光束射向目标组织。

分光镜将光线分成两路：一路射向参考镜，另一路射向生物组织。然后，来自两条路径的反射光重新组合，形成干涉图案。通过测量干涉图案的变化，光学相干断层扫描可以以微米级的分辨率构建内部结构的详细图像。

时域 OCT 的基本配置

光学相干断层扫描的主要优点是高分辨率、实时图像捕捉能力和无创设计。与核磁共振成像和 X 射线等传统成像技术相比，光学相干断层扫描不需要电离辐射，就能生成非常详细的横截面图像。这使得它在研究视网膜等精密结构时尤为有用，因为准确性对于诊断和治疗规划至关重要。
 

光学相干断层扫描的应用
 

光学相干断层扫描技术应用广泛，尤其是在医疗和生物领域。在眼科成像方面，光学相干断层扫描技术的优势在于非接触式光传输，可实现视网膜和脉络膜层的高分辨率三维可视化，超越了传统技术。光学相干断层血管造影有助于诊断老年性黄斑变性、糖尿病视网膜病变和青光眼，对挽救视力的治疗至关重要。

在血管内成像方面，光学相干断层扫描技术大大提高了冠状动脉疾病的诊断能力，与血管内超声波相比，它能以更高的分辨率和更快的图像采集速度指导经皮冠状动脉介入治疗。在胃肠道内窥镜检查中，光学相干断层扫描提供的光学活检有助于巴雷特食管和结肠直肠息肉等疾病的诊断和治疗计划。

此外，光学相干断层扫描还在肺支气管镜检查中发挥着关键作用，可准确评估阻塞性肺病的气道重塑情况，并有助于肺癌和间质性肺病的早期诊断。

下表所示为应用于光学相干断层扫描的超辐射发光二极管（SLD）的类型

日本安立（Anritsu）公司的SLD产品系列

美国Inphenix公司的SLD产品系列

最新研究
 

在冠状动脉研究中利用光学相干断层扫描提高临床效果

在最近一项关于光学相干断层扫描的研究中，人们在了解体内血管生物学方面取得了重大进展。在过去的十年中，光学相干断层扫描技术在确定罪魁祸首斑块病理学方面发挥了至关重要的作用，有可能彻底改变急性冠状动脉综合征的治疗方法。

这项研究强调了光学相干断层扫描检测已愈合冠状动脉斑块的能力，有助于深入了解动脉粥样硬化斑块的不稳定性和愈合过程。此外，准确检测经皮冠状动脉介入治疗的后遗症（血管造影往往会漏检）可提高临床疗效。
 

该研究还强调了光学相干断层扫描在诊断冠状动脉非阻塞性心肌梗死中的重要作用，以及它在提高对新动脉粥样硬化机制的认识方面的潜力，尤其是在极晚期支架血栓形成病例中。

利用 FD-OCT 优化3D打印
在最近的一项研究中，研究人员介绍了傅立叶域光学相干断层扫描（FD-OCT）在多光子3D激光打印中的新应用。传统上，3D微观结构检测依赖于原位方法，导致优化过程缓慢。

该研究展示了集成到3D激光光刻装置中的原位 FD-OCT 系统，可在打印过程中快速评估3D打印微结构。FD-OCT 系统展示了检查聚合物-单体转变的能力，并揭示了打印后随时间变化的行为。研究人员强调了非侵入式原位监测技术对识别打印缺陷的重要性。这一研发成果可在不影响打印过程的情况下实现快速常规诊断，并有望优化3D微型和纳米制造技术。

挑战与前景
 

尽管光学相干断层扫描技术在某些医疗领域取得了成功，但成本、有限的视野以及需要散瞳等挑战仍有待改进。光学相干断层扫描的主要挑战在于被称为 "斑点 "的干涉伪影，它阻碍了医学影像解读的一致性。

此外，光学相干断层扫描的组织穿透深度有限，尤其是在生物组织中，这也是另一个挑战。研究人员正在积极探索解决方案，包括开发先进的光学相干断层扫描技术和补充成像模式，以应对这些挑战。

未来的发展前景包括：结构紧凑、价格低廉的光学元件的进步，用于自动诊断的人工智能集成，以及成像速度和硬件集成的提高，以实现更广泛的临床应用，尤其是心血管和胃肠道应用。
 

结论
 

总之，光学相干断层扫描是医学成像领域的一种变革性方法，可提供无创、高分辨率的内部结构可视化。它可用于眼科、血管内成像、胃肠道内窥镜和肺部支气管镜检查，从而改善各医学领域的诊断。

最近的研究强调了光学相干断层扫描在了解血管生物学方面的关键作用及其在冠状动脉粥样硬化研究中的潜力。3D激光打印的另一项突破性应用显示了光学相干断层扫描的多功能性。光学相干断层扫描技术的未来前景光明，我们将继续努力应对各种挑战，力争研制出结构紧凑、价格合理的组件，实现人工智能集成，并提高成像速度，以广泛应用于临床。