OCT(Optical Coherence Tomography)是在20世纪末出现的一种新型光学成像检测技术。其基本原理是:在迈克尔逊干涉仪的基础上,通过使用低相干的宽带光源,对探测表面进行机械扫描,携带着位置(相位)信息的样品光束与另一路的参考光束在探测器内发生干涉,通过解析干涉信息(傅里叶变换)从而获知探测表面的位置信息。76306

在1991年,MIT的D。Huang和J。G。Fujimoto小组首次提出了OCT 的概念,使用中心波长为830nm的SLD光源,其纵向分辨率达到了10um,使其很快成为研究热点。到 2006 

年,SD-OCT 被用于临床,新一代 OCT 检测仪就此诞生。

根据成像原理不同,可将OCT系统分为时域OCT(Time Domain OPtical Coherence Tomography,TD-OCT)[7]和频域OCT(Fourier Domain Optical Coherenee Tomography,FD-OCT)[8]。自从1991年开始,TD-OCT和FD-OCT这两种技术已经开始研究了。首次出现的OCT系统是是建立在时域OCT(TD-OCT)基础上的,现在一些传统的商业系统仍是基于TD-OCT的,如Visante OCT (Carl Zeiss Meditec) 和 SL-OCT (Heidelberg Engineering)。在TD-OCT中,轴向范围(A-scan)的测量是通过连续移动参考反射镜的位置,变换参考光路中的光程与测量光路中的光程相对应,从而测量组织上不同深度的信息。TD-OCT有非常可观的成像深度,以至于甚至能覆盖整个眼前节。然而,由于使用的是机械扫描,这些系统的成像速度只有几千赫。在这个成像速度下,不可避免的眼球运动将无法被忽略,这将限制成像结果的准确性。论文网

目前,FD-OCT以它快速的成像速度和超高灵敏度逐渐取代了TD-OCT。FD-OCT系统有2种不同的类型:光谱域OCT(SD-OCT)和扫频光源OCT(SS-OCT)[9]。SD-OCT采用了一个宽带低相干光源,光谱仪中的快速扫描相机能够检测到干涉图案中的平行光谱分量,被分开的不同频率的光代表着不同深度的相位信息。而SS-OCT采用了一个超快的可调频激光器,每次发出的不同频率光可以到达组织的不同深度。其光谱分量可以被这种超快的光电探测器陆续检测出来[10]。然而,FD-OCT系统的光谱分辨率限制了它在深层组织的成像深度,对SD-OCT而言,光谱分辨率主要限于扫描相机中像素探测器的有限维数,而对SS-OCT而言,分辨率主要限于扫频光源的瞬时线宽。由于临床中对全眼域成像的需要,FD-OCT系统的光谱分辨率需进一步提高才能实现更长的成像深度。

OCT 的分类方法除了上述按成像原理的进行的分类外,还有许多种分类方法[11]。例如,根据功能来分类,分为多普勒OCT、偏振OCT 等,但这些分类的OCT系统也是属于TD-OCT 或FD-OCT 这两种成像原理的,只是由于测量对象不同,根据功能的差异会对系统结构进行些许改动。

在1995年,Frencher就首次提出了频域光学相干层析成像(SD-OCT)概念,同年,Leitgeb 等人给出了谱域 OCT 的结果与方法[12]。2012 年,B。Imran Akca 研究小组提出了利用氮氧化硅光波导器件代替光谱仪,使得 SD-OCT 的小型化得到了进一步发展[13]。随着OCT技术的日渐成熟和它良好的分辨率与反应速度,在国际上越来越多的研究组织都投入了OCT系统的研究,例如:MIT Fujimoto team、University of Vienna Fercher team、Case  Western  Reserve  University Izatt、University  of  California Zhongping  Chen  与J。S。Nelson 香港科技大学Schimtt 等。

在国内,也有很多研究机构从事着OCT系统的研究。走在最前的是清华大学,在1994年,就研发了第一套OCT系统[14]。浙江大学实验室对 OCT 系统轴向分辨率进行了研究,并利用蒙特卡洛模拟 OCT 成像系统[15-16]。2007年,中科院成都光电所率先获取了动态视网膜的成像图,属国内首例,达到了国际先进水平[17]。2011年,华中科技大学对 OCT成像理论和传递函数做了研究[18]。2012年,天津大学着重对图像进行了研究,重新搭建了系统,提高了成像质量[19]。2016年,中国计量大学姚芦離等提出用多LED光源代替现今的SLD光源,使OCT系统的成本再次降低[20],也有研究者提出了多通道光谱仪的系统设计,改变了系统结构,使OCT系统的处理能力进一步提高[21]。

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