光學(xué)相干斷層掃描技術(shù).pptx

1、光學(xué)相干斷層掃描技術(shù),Company Logo,1,技術(shù)簡介,工作原理,實際應(yīng)用,2,3,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線計算機體層成像（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)用于臨床的實例。,各類成像技術(shù)的缺點：,C

2、T：有些部位骨骼偽影太多，影響其周圍軟組織結(jié)構(gòu)的顯示，受呼吸運動的影響，容易漏診小的病狀，x線輻射量大，重建圖像偽影較多,MRI:價格昂貴，成像復(fù)雜，大多數(shù)情況下不適宜于首選，體內(nèi)帶有金屬異物或裝有心臟起搏器者禁用，不適合幽閉恐怖癥患者,超聲：受氣體與骨骼的阻礙，不適合于含氣臟器如肺消化道及骨骼的檢查，準(zhǔn)確性受操作者的經(jīng)驗，檢查技巧和認(rèn)真程度影響,醫(yī)學(xué)成像診斷的要求,實時,在體：不影響組織結(jié)構(gòu),危害?。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

3、,比傳統(tǒng)的超聲成像高1-2個數(shù)量級，而且可以實現(xiàn)實時在體檢測，OCT系統(tǒng)的體積和制造成本遠(yuǎn)小于MRI,使得這種技術(shù)在實驗研究和臨床應(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

4、析，同時也包含F(xiàn)DA認(rèn)證的RNFL和黃斑正常值數(shù)據(jù)庫。,OCT :2006年。,對活體組織成像，分辨率可達(dá)微米級 對組織形態(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,Company Logo,工作原理,1,基本原理,時域相干光學(xué)斷層掃描,掃描方式,2,4,頻域相干光學(xué)斷層掃描,3,Company Logo,利用近紅外線及光學(xué)干涉原理對生物組織進(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 Logo,Company Logo,橫向分辨率為：,縱向分辨率為:：,Company Logo,光源,生物組織對不同

5、光波的吸收即散射效果都不同,在紅外波段，生物組織對其吸收最低，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,時域相干光學(xué)斷層掃描,時域OCT是把在同一時間從組織中反射回來的光信號與參照反光鏡反射回來的光信號疊加、干涉，然后成像。,時域OCT中參考光臂的 光路長度可以轉(zhuǎn)換為時間，通過改變反光鏡位置實現(xiàn)不同斷層成像。,時域光學(xué)相干斷層掃描 的干涉信號,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，通過改

6、變光源光波的頻率來實現(xiàn)信號的干涉。,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，此信號為 光強關(guān)于波數(shù) k(k=2/)的函數(shù) I(k)。對 I(k) 進(jìn)行傅里葉逆變換，就得到對應(yīng)著深度坐標(biāo) z 的 樣品信號 a(z)。,Company Logo,Company Logo,Company Logo,Company Logo,掃描方式,單點（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式，使用電荷耦合器件（CCD）照相機將樣品的像記錄下來; 移動參考鏡面來記錄連續(xù)的正面圖像，隨后可以重建出三

7、維的圖像,對樣品從兩個維度進(jìn)行掃描，然后使用掃描時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,對青光眼患者， 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； 對糖尿病

8、患者，可以對視網(wǎng)膜的腫脹進(jìn)行定量測量， 進(jìn)而診斷病情。,實驗結(jié)果證明， OCT診斷各種視網(wǎng)膜疾病非常有用，從有斑點產(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 Logo,Company Logo,Company Logo,病理科的應(yīng)用,OCT技術(shù)的另一個重要應(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，由此實時而準(zhǔn)確地進(jìn)行診斷。因為采用了計算機進(jìn)行信號處理，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)將成為對皮下組織病變進(jìn)行實時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的臨床試驗揭示其優(yōu)點及待解決的問題。,Company Logo,OCT手術(shù)導(dǎo)航,在腦外科及神經(jīng)外科等微創(chuàng)或無創(chuàng)手術(shù)中，可