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OCT成像 | 每一雙眼睛背后的“光明守護(hù)者”

欄目導(dǎo)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著老齡化社會(huì)的到來(lái)以及用眼習(xí)慣的改變，眼底病、屈光不正、青光眼、視網(wǎng)膜病變等詞匯頻繁進(jìn)入我們的視野。目前，我國(guó)已有超過(guò)4000萬(wàn)的眼底病患者，患者總數(shù)位居全球第一。如何篩查、評(píng)估和診療眼科疾病，讓萬(wàn)千患者守住光明、并自由地享受生活？這也是實(shí)現(xiàn)“十四五”全國(guó)眼健康規(guī)劃的重要一環(huán)。

想要實(shí)現(xiàn)對(duì)眼科疾病的早診早治，很大程度上基于眼科影像學(xué)的發(fā)展。

我國(guó)眼科影像技術(shù)如今已有70余年發(fā)展史，從眼底血管造影到眼部超聲檢查，從眼底照相機(jī)到MRI，尤其是OCT的出現(xiàn)…無(wú)不促進(jìn)了眼科診療水平的整體提高。但全民眼健康仍任重道遠(yuǎn)。

凌云光擁有豐富視覺(jué)技術(shù)積累和久經(jīng)驗(yàn)證的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為此，我們發(fā)起了《眼科影像新勢(shì)力》專(zhuān)欄，一方面用以展示眼科影像前沿技術(shù)、先進(jìn)器件和優(yōu)選解決方案，助力眼科從業(yè)者更好地理解眼科成像的奧秘，另一方面也將聚焦眼健康分享科普干貨，幫助眼視光患者更好保護(hù)眼睛。“Better Vision，Better Life”，讓眼科成像的先進(jìn)成果能夠惠及到更多的人。

本期，我們就先來(lái)了解下OCT技術(shù)，這一技術(shù)對(duì)眼科發(fā)展具有重要作用。

 

1、什么是OCT成像技術(shù)？
OCT（光學(xué)相干斷層掃描）是一種成像技術(shù)，利用低相干光從光學(xué)散射介質(zhì)（如生物組織）內(nèi)捕捉微米級(jí)分辨率的二維和三維圖像。光學(xué)相干斷層成像是基于低相干干涉測(cè)量，通常采用近紅外光。使用相對(duì)較長(zhǎng)的波長(zhǎng)的光使其能夠穿透到散射介質(zhì)中，它特別適用于眼科應(yīng)用和其他需要微米分辨率和毫米穿透深度的組織成像。
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OCT成像優(yōu)勢(shì)在于：
  • 非侵入式，可對(duì)活體組織形態(tài)迅速、直接的成像
  • 分辨率可達(dá)微米級(jí)
  • 沒(méi)有電離輻射
  • 毫米級(jí)成像深度

 

 

2、OCT成像原理是怎樣的？

 

OCT系統(tǒng)中S點(diǎn)的光束被分成兩部分：一部分照射在M1樣品上，一部分照在M2反射鏡上。樣品產(chǎn)生的反射光和參考光產(chǎn)生的反射光會(huì)發(fā)生干涉，而僅僅當(dāng)兩條光路的長(zhǎng)度相同（差距小于相干長(zhǎng)度）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉。通過(guò)調(diào)整參考光的M2鏡子前后位置，可以得到樣品的反射。樣品反射能力較強(qiáng)的區(qū)域會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的干涉，而超出干涉長(zhǎng)度的反射光將不會(huì)產(chǎn)生干涉，通過(guò)記錄干涉解算出樣品的輪廓及深度信息。

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3、OCT成像技術(shù)30余年的發(fā)展史

OCT自上世紀(jì)90年代開(kāi)始發(fā)展，至今已有了一共三代的產(chǎn)品，分別是第一代：TD-OCT（時(shí)域OCT），第二代：SD-OCT（譜域OCT）和第三代：SS-OCT（掃頻域OCT）。

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  • 第一代TD-OCT，光學(xué)延遲線掃描，成像速度較慢；

  • 第二代SD-OCT，線陣相機(jī)記錄光譜信號(hào)后FFT解調(diào)，線掃描速度可達(dá)幾十上百KHz，成像速度快，但受光譜分辨率限制，成像深度一般；

  • 第三代SS-OCT，掃頻光源獲取光譜信號(hào)后FFT解調(diào)，線掃描速度可達(dá)幾百kHz至MHz，成像速度很快，且光譜分辨率高，成像深度大。
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TD-OCT
SD-OCT
SS-OCT
穿透深度
一般
(數(shù)mm)
一般
(數(shù)mm)
高
(大于10mm)
頻譜分辨率
低
(0.05~0.1nm)
高
(0.01nm)
速度
(A-scan)
低
(數(shù)KHz)
中
(數(shù)十~百KHz)
高
(數(shù)百~千KHz)
價(jià)格
低
中
高
*A-scan指軸向深度掃描
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?SD-OCT在價(jià)格和性能之間可以取得一個(gè)較好的平衡。

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下圖是一個(gè)典型的SD-OCT系統(tǒng)圖，基于測(cè)量臂與參考臂的干涉光譜與樣品不同深度的背向散射光強(qiáng)度信息恰好是一對(duì)傅里葉變換對(duì)的關(guān)系這一原理，SD-OCT避免了在測(cè)量時(shí)需要改變參考臂光程長(zhǎng)度的問(wèn)題，而是將代表著樣品不同深度信息的光束統(tǒng)一收集后，通過(guò)傅里葉逆變換即可解算出樣品深度的強(qiáng)度信息，實(shí)現(xiàn)了樣品軸向信息的并行獲取，從而省卻了軸向掃描。

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可以看到，進(jìn)行信號(hào)接受的是一個(gè)光譜儀，其是通過(guò)光柵進(jìn)行分光，然后再投射到成像相機(jī)上面去，將收集到的信號(hào)通過(guò)FFT進(jìn)行解調(diào)獲取深度信息。因此，SD-OCT性能的高低很大程度上取決于成像探測(cè)器。

 

4、紅外OCT成像解決方案

Xenics Manx R系列產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

  • 1060nm，1310nm的QE值在50%~80%

  • 相機(jī)分辨率2048，在光譜寬度100nm情況下，可以達(dá)到0.05nm光譜分辨率

  • 采用CXP接口，最大行頻256KHz

  • 12.5um*250um矩形大像元，保證光譜儀穩(wěn)定性

CBR1000系列短波紅外線陣相機(jī)產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

  • 在1~1.6um光譜范圍內(nèi)響應(yīng)高

  • 20*20um大像元，1024分辨率

  • 采用千兆網(wǎng)口，行頻9KHZ

DALSA Linea SWIR產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：?

  • 緊湊型封裝的尖端InGaAs傳感器

  • 可用作具有高響應(yīng)性12.5 μm像素的1k分辨率相機(jī)，或具有更大25μm像素的512分辨率相機(jī)

  • 40 kHz線路速率?

  • HDR模式

    (Linea??SWIR 1k)

OCT成像技術(shù)的發(fā)展，對(duì)眼科診療有至關(guān)重要的作用，是診斷眼部疾病必不可以少的利器之一，也是每一雙眼睛背后的“光明守護(hù)者”，幫助人們更大程度享受生活。如您對(duì)OCT成像技術(shù)或者眼科影像感興趣，歡迎撥打400 829 1996電話(huà)垂詢(xún)！

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