光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)(共27張)課件

1、光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)Company Logo1 技術(shù)簡介 工作原理 實(shí)際應(yīng)用23醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展上世紀(jì)50-60年代開始應(yīng)用超聲與核素掃描進(jìn)行人體檢查，出現(xiàn)了超聲成像與閃爍成像70年代和80年代相繼出現(xiàn)了X線計(jì)算機(jī)體層成像（X-CT）、磁共振成像（MRI）和發(fā)射體層成像（ECT）。70年代迅速興起了介入放射學(xué)，介入超聲和超聲組織定位，MRI和CT的立體組織定位等，以及PET在分子水平上利用影像技術(shù)研究人體心腦代謝和受體功能。1895年德國物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了x射線，不久人們便通過x射線透視，成功從患者手中取出一枚鋼針異物，這是x射線最早應(yīng)用于臨床的實(shí)例。醫(yī)學(xué)成像診斷的要求實(shí)時(shí)在體：不影響組織結(jié)構(gòu)危

2、害?。簾o創(chuàng)，輻射小分辨率高光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)光學(xué)相干層析是90年代發(fā)展起來的一種新型光學(xué)成像手段它通過測量生物組織的背散射光強(qiáng)度和相位獲得內(nèi)部的顯微結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行層析成像分辨率1um-15um,比傳統(tǒng)的超聲成像高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，而且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在體檢測，OCT系統(tǒng)的體積和制造成本遠(yuǎn)小于MRI,使得這種技術(shù)在實(shí)驗(yàn)研究和臨床應(yīng)用方面都大有可為發(fā)展歷程1997年MIT的David Huang et al 在science上發(fā)表了optical coherence tomography一文中首次提到OCT :1994年，由ZEISS公司開發(fā)并投入商業(yè)使用OCT :OCT儀器體積更小，更易操作，分辨率明

3、顯提高，出現(xiàn)了RNFL分析OCT :2002年3月，Stratus OCT上市，其分辨率更高，分析速度更快，儀器體積更小，并具備進(jìn)一步的分析程序：包括視網(wǎng)膜分析，RNFL分析，視盤分析，同時(shí)也包含F(xiàn)DA認(rèn)證的RNFL和黃斑正常值數(shù)據(jù)庫。OCT :2006年。在紅外波段，生物組織對(duì)其吸收最低，散射也最高頻域OCT是參考臂的參照反光鏡固定不動(dòng)，通過改變光源光波的頻率來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的干涉。Company LogoOCT技術(shù)的另一個(gè)重要應(yīng)用是探測人體軟組織的早期癌變 。一般選用超輻射二極管或者ASE作為其光源使用分辨率1um-15um,比傳統(tǒng)的超聲成像高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，而且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在體檢測，OCT系統(tǒng)

4、的體積和制造成本遠(yuǎn)小于MRI,使得這種技術(shù)在實(shí)驗(yàn)研究和臨床應(yīng)用方面都大有可為對(duì)樣品從兩個(gè)維度進(jìn)行掃描，然后使用掃描時(shí)通過參考光臂軸向掃描的相干門控效應(yīng)所得到的深度信息來重建三維圖像。Company Logo因?yàn)椴捎昧擞?jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，所得結(jié)果與操作人員的主觀因素?zé)o關(guān)。OCT :2006年。樣品采用全場照明的方式，使用電荷耦合器件（CCD）照相機(jī)將樣品的像記錄下來;Company Logo中心波長決定了其在組織內(nèi)的穿透深度，即成像深度目前，OCT可對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行高分辨力，快速度的二維成像，其縱向分辨率達(dá)14m，縱向掃描速度達(dá)160mm/s。光學(xué)相干斷層掃描的主要優(yōu)點(diǎn)對(duì)活體組織成像，分辨率可達(dá)微米

5、級(jí)對(duì)組織形態(tài)迅速、直接的成像 不需要制備樣品 不需要離子輻射 光學(xué)相干斷層掃描的主要優(yōu)點(diǎn)Company Logo工作原理1 基本原理 時(shí)域相干光學(xué)斷層掃描 掃描方式24 頻域相干光學(xué)斷層掃描3Company Logo利用近紅外線及光學(xué)干涉原理對(duì)生物組織進(jìn)行成像；光源參照光樣品光參照反光鏡被測物體疊加干涉成像回波成像；Company LogoCompany Logo橫向分辨率為：縱向分辨率為:：Company Logo光源生物組織對(duì)不同光波的吸收即散射效果都不同在紅外波段，生物組織對(duì)其吸收最低，散射也最高光源采用紅外波段光波中心波長與譜線寬度中心波長決定了其在組織內(nèi)的穿透深度，即成像深度譜線寬度

6、又影響其縱向分辨率一般選用超輻射二極管或者ASE作為其光源使用Company Logo時(shí)域相干光學(xué)斷層掃描時(shí)域OCT是把在同一時(shí)間從組織中反射回來的光信號(hào)與參照反光鏡反射回來的光信號(hào)疊加、干涉，然后成像。時(shí)域OCT中參考光臂的光路長度可以轉(zhuǎn)換為時(shí)間，通過改變反光鏡位置實(shí)現(xiàn)不同斷層成像。時(shí)域光學(xué)相干斷層掃描的干涉信號(hào)Company Logo頻域相干光學(xué)斷層掃描頻域OCT是參考臂的參照反光鏡固定不動(dòng)，通過改變光源光波的頻率來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的干涉。采用頻域技術(shù)的OCT系統(tǒng)僅需要橫向掃描，縱向掃描由背向散射光譜的傅里葉逆變換獲得。參考光與物光的干涉光譜被探測器接收，此信號(hào)為光強(qiáng)關(guān)于波數(shù) k(k=2/)的函數(shù)

7、 I(k)。對(duì) I(k)進(jìn)行傅里葉逆變換，就得到對(duì)應(yīng)著深度坐標(biāo) z 的樣品信號(hào) a(z)。Company LogoCompany LogoCompany LogoOCT :1994年，由ZEISS公司開發(fā)并投入商業(yè)使用時(shí)域OCT是把在同一時(shí)間從組織中反射回來的光信號(hào)與參照反光鏡反射回來的光信號(hào)疊加、干涉，然后成像。Company Logo生物組織對(duì)不同光波的吸收即散射效果都不同OCT技術(shù)的另一個(gè)重要應(yīng)用是探測人體軟組織的早期癌變 。在紅外波段，生物組織對(duì)其吸收最低，散射也最高對(duì)糖尿病患者，可以對(duì)視網(wǎng)膜的腫脹進(jìn)行定量測量， 進(jìn)而診斷病情。光學(xué)相干斷層掃描的主要優(yōu)點(diǎn)利用近紅外線及光學(xué)干涉原理對(duì)生物

8、組織進(jìn)行成像；頻域相干光學(xué)斷層掃描對(duì)樣品從兩個(gè)維度進(jìn)行掃描，然后使用掃描時(shí)通過參考光臂軸向掃描的相干門控效應(yīng)所得到的深度信息來重建三維圖像。一般選用超輻射二極管或者ASE作為其光源使用樣品采用全場照明的方式，使用電荷耦合器件（CCD）照相機(jī)將樣品的像記錄下來;OCT :OCT儀器體積更小，更易操作，分辨率明顯提高，出現(xiàn)了RNFL分析并行（全場）光學(xué)相干斷層掃描目前，OCT可對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行高分辨力，快速度的二維成像，其縱向分辨率達(dá)14m，縱向掃描速度達(dá)160mm/s。Company LogoCompany Logo掃描方式單點(diǎn)（共焦）光學(xué)相干斷層掃描并行（全場）光學(xué)相干斷層掃描樣品采用全場照明的方

9、式，使用電荷耦合器件（CCD）照相機(jī)將樣品的像記錄下來;移動(dòng)參考鏡面來記錄連續(xù)的正面圖像，隨后可以重建出三維的圖像對(duì)樣品從兩個(gè)維度進(jìn)行掃描，然后使用掃描時(shí)通過參考光臂軸向掃描的相干門控效應(yīng)所得到的深度信息來重建三維圖像。Company Logo實(shí)際應(yīng)用1 眼科的應(yīng)用2 病理科的應(yīng)用Company Logo眼科的應(yīng)用OCT技術(shù)的第一個(gè)臨床應(yīng)用領(lǐng)域就是眼科學(xué)。OCT可以測定視神經(jīng)纖維的厚度、測量視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)、拍攝黃斑疾病、診斷和監(jiān)測視網(wǎng)膜疾病等，因此廣泛應(yīng)用在眼科學(xué)。目前，OCT可對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行高分辨力，快速度的二維成像，其縱向分辨率達(dá)14m，縱向掃描速度達(dá)160mm/s。Company Logo對(duì)青

10、光眼患者， 該技術(shù)使醫(yī)生能夠監(jiān)測視神經(jīng)纖維層的變化情況，而無須測量眼壓；對(duì)糖尿病患者，可以對(duì)視網(wǎng)膜的腫脹進(jìn)行定量測量， 進(jìn)而診斷病情。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明， OCT診斷各種視網(wǎng)膜疾病非常有用，從有斑點(diǎn)產(chǎn)生，到形成青光眼，再到視網(wǎng)膜脫離均可探測，可用于青光眼和視網(wǎng)膜中區(qū)退化的早期診斷。Company LogoCompany LogoCompany Logo病理科的應(yīng)用OCT技術(shù)的另一個(gè)重要應(yīng)用是探測人體軟組織的早期癌變 。OCT依據(jù)癌變組織具有與健康組織不同的光譜特性和結(jié)構(gòu)，得到組織清晰的像，由此實(shí)時(shí)而準(zhǔn)確地進(jìn)行診斷。因?yàn)椴捎昧擞?jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，所得結(jié)果與操作人員的主觀因素?zé)o關(guān)。另外， OCT技術(shù)將成為對(duì)皮下組織病變進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷而無需活組織檢查的一種權(quán)威方法， 但在此之前還需要更多