光學相干斷層成像術 OCT

2021-07-27 07:38:40 字數 1947 閱讀 5993

oct基michelson的干涉度量學 , 以超發光二極體發光體作為光源 。經光導纖維進入光纖耦聯器 , 光束被分 為兩束,一束經過眼的屈光介質射向視網膜 , 另一束進人參照系統 。 兩個光路中反射或反向散射的光線在光纖耦聯器被重新集成為一束並為探測器所探測 , 對不同深度組織所產生的反向散射強度和延擱時間進行測 量 。通過對偽彩色的灰階值進行實時的顯示來獲得影象 , 像紅 、黃 、亮綠這樣明亮的顏色代表發射強的區域 , 而藍黑等暗色代 表低反射區 , 綠代表中等反射區 。

oct成像的原理與超聲波類似,是運用反射的近紅外線做為成像媒介形成影像,而非運用反射的音波。近紅外線(一般為800~1300nm)**分為兩個途徑,其中乙個途徑用於組織取樣;另乙個則用於參考反射鏡。取樣手臂掃瞄經過組織時,可運用干涉儀,以參考臂的光線持續阻絕取樣組織後端發出的反射。對於持續阻絕的光線,會執行數字訊號處理演算法,以達到深度解析的軸狀掃瞄。將這些掃瞄相互堆疊即可形成2d或3d的組織影像。

目前oct分為兩大類:時域oct(td-oct)和頻域oct(fd-oct)。冠狀動脈內oct最常見的形式為時域oct(td-oct)。時域oct是把在同一時間從組織中反射回來的光訊號與參照反光鏡反射回來的光訊號疊加、干涉,然後成像。頻域oct的特點是參考臂的參照反光鏡固定不動,通過改變光源光波的頻率來實現訊號的干涉。

fd-oct分為兩種:

(1)雷射掃瞄oct(ss-oct),這種oct利用波長可變的雷射光源發射不同波長的光波;

(2)光譜oct(sd-oct),它利用高解像度的分光光度儀來分離不同波長的光波。

td-oct有兩個光源,主光源是超亮度發光二極體,發射寬頻近紅外線(中心波長1310nm,頻寬40-50nm)。從光源發出的近紅外線通過光纖及探頭到達人體組織。組織反向散射回來的光波被探頭收集,同參考臂的光波訊號結合形成干涉,然後經過計算機解析,構建出顯示組織內部微觀結構的高解析度影象。另外,因為近紅外線很難穿過紅細胞,oct成像時需阻斷血流或沖洗血管以排除血管中的血液。這種方法的缺點是造成心肌缺血,而且操作較複雜,限制了oct的臨床應用。

新一代的oct成像系統-fd-oct最大的優先是更高速度的掃瞄,每秒鐘的掃瞄幀數為100幀,只需注射一次造影劑就可完成冠脈血管的成像,徹底擯棄了球囊阻斷血流的方法,大大提高了操作的安全性。fd-oct在掃瞄速度提高的同時影象的解析度也得到了提高,更清楚的看到病變的微細結構特徵。fd-oct拓寬了oct檢查的適應症,左主幹病變、開口病變等均可獲得滿意的影象。

頻域oct技術比起時域來說能使系統改善靈敏度的同時顯著地提高了取樣速度。在譜域oct中,全部的深度結構(a掃瞄)被同步獲得而不需要深度掃瞄。其核心部件是寬頻光源照明的麥可遜(michelson)干涉儀和光譜儀,獲取速度僅由光譜儀中ccd攝像機的讀出速度所限制,而記錄的後向散射光的強度僅作為光譜頻率而不是時間的函式。同時譜域oct訊號在光譜密度中被取樣,且作為乙個傅利葉重構的結果,改善了訊雜比(snr)。

3.1 眼科的應用

oct是一種新的光學診斷技術,可進行活體眼組織顯微鏡結構的非接觸式、非侵入性斷層成像。oct是超聲的光學模擬品,但其軸向解析度取決於光源的相干特性,可達10um ,且穿透深度幾乎不受眼透明屈光介質的限制,可觀察眼前節,又能顯示眼後節的形態結構,在眼內疾病尤其是視網膜疾病的診斷,隨訪觀察及**效果評價等方面具有良好的應用前景。參考4中有使用oct技術進行眼病診斷的詳細說明。

oct 研究的最初目的是為生物醫學的層析成像,並且醫學應用仍然繼續佔主導地位。除了在醫學領域的應用,隨著 oct 技術的發展,oct 技術正在向其他領域推進,特別是工業測量領域,如位移感測器、薄底片的厚度測量以及其他可以轉換成位移的被測物的測量。最近,低相干技術已作為高密度資料儲存的關鍵技術。oct 技術還可用於測量高散射聚合物分子的殘餘孔隙、纖維構造和結構的完整性。還可以用於測量材料的鍍層。oct 技術還能用於材料科學,j.p.dunkers 等人使用oct 技術對複合材料進行了無損傷的檢測 。 m.bashkansky 等人利用 oct 系統對陶瓷材料進行了檢測,拓展了 oct 技術的應用範圍。s.r.chinn 等還對 oct 在高密度資料儲存中的應用進行了研究,實現多層光學儲存和高探測靈敏度。

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