OCT系统实用化的研究进展

　　1　引　　言

　　光学相干层析成像技术(Optical Coherence To-mography,简称OCT)是一种新型的对活体组织进行非侵入检测的光学诊断成像技术。它将低相干干涉仪与共焦扫描显微术结合在一起,利用高灵敏度的外差探测技术,实现对高散射介质的高分辨率层析成像。随着OCT成像技术在眼球、皮肤、胃肠以及心血管等生物组织上的成功应用,它逐渐得到医学界的认可,并成为关注的焦点。

　　目前,OCT还主要局限于研究领域,只有少量用于眼科检查的OCT仪器实现商业化生产,例如由美国Zeiss Humphrey公司生产的OCT眼底检查仪器。国际上OCT研究的主要发展趋势是:提高成像分辨率,加快成像速度,争取达到视频速率,促进OCT向实用化医疗仪器的发展;结合多普勒、荧光检测以及偏振等技术,使OCT能够适应更广泛的医学应用。

　　OCT仪器化、实用化的最大障碍是合适的光源和快速的扫描机构。为达到小型化的目的,笨重昂贵的激光光源远不及体积轻巧、价格便宜的SLD光源,但要在宽带的基础上要保证有较高的功率,对于目前的SLD光源来说还有相当的困难。传统的机械式扫描机构也肯定是不能满足未来成像速度达到视频速率的要求,采用新技术提高扫描速度将会是今后研究的热点。

　　2　OCT的基本原理

　　OCT系统的核心是一个迈克耳逊干涉仪,为达到对生物组织的高分辨率成像,干涉仪使用低相干光源。干涉仪的样品臂由一个类似扫描共焦显微镜的结构组成,它可以有效抑制焦点之外的杂散光。通过轴向移动参考臂的反射镜实现对生物组织的深度扫描。根据干涉仪的基本原理,只有当参考臂和信号臂的时延匹配时,才能在光电探测器表面形成反映组织光学性质的干涉信号。由于光源的弱相干性,随着时延的增大,干涉信号急剧下降,由此可精确定位样品的反射深度。结合样品臂在样品表面的横向移动以及适当的信号处理,可以达到二维或三维高分辨率层析成像的目的。

　　3　OCT的光源

　　光源的相干长度是决定OCT成像深度分辨率的关键因素。用于OCT的光源必须满足三个基本条件:

　　(1)在近红外光谱范围内。考虑到生物组织对光波段的选择性吸收特性,光源中心波长多选择在800～1500nm之间;

　　(2)必须是低相干度;

　　(3)具有高辐射量。

　　目前,OCT成像所采用的光源主要有边沿发射发光二极管(EELAD)、超亮二极管(SLD)、复合量子井LED/SLD、锁模钛飞秒激光器以及宽频带激发荧光等。这些光源的成本相差较大,其中低成本的宽频带光源是设计OCT实用化医疗仪器的首选。

　　3.1　超亮半导体发光二级管(SLD)