曩昔几年间,光学相干断层扫描(OCT)技能有长足的发展。自从OCT技能面世以来,眼科医师便运用近红外线技能,拍照眼部最远端部位的高分辨率印象。因为眼部安排呈现半透明状,因而OCT可供给闪现视网膜病变的印象,藉以确诊和监控青光眼及黄斑水肿等视网膜疾病。现在,许多以OCT为根底的医疗运用已臻老练,还有多项全新运用正进入开发阶段。
OCT成像的原理与超声波相似,是运用反射的近红外线做为成像前言构成印象,而非运用反射的音波。近红外线(一般为800~1300nm)来历分为两个途径,其间一个途径用于安排取样;另一个则用于参阅反射镜。取样手臂扫描通过安排时,可运用干涉仪,以参阅臂的光线继续阻绝取样安排后端宣布的反射。关于继续阻绝的光线,会履行数字信号处理算法,以到达深度解析的轴状扫描。将这些扫描彼此仓库即可构成2D或3D的安排印象。一般来说,OCT可以以低于10?m的极高分辨率解析3~5mm安排深度的印象。
在第一代时域体系中,OCT体系要害组件之一的参阅反射镜是机械组件,因而机器的动作缓慢,并且印象的分辨率有限。第二代OCT体系以固定式参阅反射镜替代机械式参阅反射镜,并运用光谱仪以及快速傅立叶转化(FFT)、级数运算(magnitude computation)与对数紧缩(log compression)等强壮的数字信号处理技能,以解析嵌入式深度信息,并且实时结合横向扫描数据,使成像时刻大幅缩短,一起进步印象分辨率。
OCT在生物医学中的运用
现在OCT医疗体系大多用于眼科,不过,曩昔几年间呈现了几项新式的运用。例如,耳鼻喉科医师及小儿科医师也选用OCT技能作为确诊东西。一般来说,医师运用耳镜查看耳部、外耳道及鼓膜是否有细菌感染而发红的现象。OCT则可通过表皮及皮下膜的成像,判别是否感染致病细菌,进步确诊精确度。在服用几回抗生素后,可运用OCT体系剖析抗生素是否发挥功效,假如已去除感染的生物膜,患者则可中止服用抗生素。
其它新式的OCT医疗运用包含牙科确诊体系以及跨科手术技能运用。例如,牙医可选用OCT成像来确认X光以及目视查看无法发现的前期龋齿及某些牙龈疾病,以便采纳更有用的预防措施。
在跨科手术方面,OCT可在去除肿瘤的手术过程中剖析有无癌细胞。一般来说,外科医师取出肿瘤周围安排时,总是希望能铲除一切的癌细胞。而被铲除的肿瘤及周围的安排会送至病理实验室进行一周的剖析,以做出手术后的书面报告。因为OCT印象在安排学/病理学运用均为相同的分辨率,因而手术室中的OCT体系可以让外科医师在手术过程中精确地知道需求铲除多少安排,一起留下多少安全边际部份,选用如此的做法便不会过错去除未感染癌症的安排,因而省却后续手术的费用及苦楚。OCT技能可以让医师以安排学的分辨率水平,实时看见印象,以便在第一次进行去除肿瘤的外科手术时做出更好的决议。
日后会有更多选用OCT技能的医疗运用。例如,OCT可以调配穿刺切片切除前期阶段的小肿瘤。关于罹患乳癌的病患,OCT可调配视觉及“智能”信号处理技能,引导细针刺进精确的肿瘤方位,以查明疑似感染的安排,尽可能削减手术的侵入性。关于心血管疾病患者,OCT可调配极小型导管支架,更精确地找出血管内支架或查看斑块堆积。在这些类型的运用中,先进的数字信号处理技能不只可以到达绝佳的印象画质,并且可以进行安排分类。
信号处理功用进步
当作为医疗成像用处的OCT首度推出时,选用的体系是个人计算机(PC)渠道,第二代体系已通过修正,现在开发中的第三代体系也将有所改动。有些OCT体系制造商现已或行将选用嵌入式处理渠道,装备单一或多核数字信号处理器(DSP),而非个人计算机中运用的一般用处处理器(GPP)。
相较于传统运算方法,DSP的每毫瓦功耗所能到达的信号处理才能更强,这表明运用可编程算法即可得出精确的成果,而不需求运用本钱昂扬的电源供给及散热器。DSPSoC可以让功用强壮的信号处理器与具有恰当接口可进行数据处理、内存及贮存的体系运用处理器并存,规划人员得以缩小体系体积尺度并下降功耗。
选用DSP渠道可缩小体系的实体尺度并下降耗电量,因而不久的将来将有电池供电的便携式OCT体系面世。与便携式超声波体系相同,便携式OCT体系将有助于此技能被许多诊所及医师诊疗室遍及选用。此外,关于处理自然灾害或意外事件的医疗与急救人员,便携式OCT体系将成为有用的定点照护确诊东西。
未来趋势
在未来新一代OCT医疗成像技能的趋势中,将布置功用更强壮的多核DSP,以缩短成像时刻,并进步印象分辨率。处理OCT印象的软件算法现在正处于开发阶段。一项被称为偏振灵敏OCT(PS-OCT)的技能可以运用处理算法将光信号极化,以发生视觉对比度更高的印象。高清晰度印象可呈现在龋齿中的小洞或细微的节结及肿瘤。
另一项未来的OCT运用是查看眼部极为细微的血管,其间OCT可运用多普勒成像技能制作血流量图,并估量血流速度。其原理与超声波相似,可是分辨率更高,可提前确诊出糖尿病以及某些眼部疾病。可编程DSP架构可以针对信号处理运用供给精确且可扩展的渠道,因而有助于此类新式算法的开发及快速布置。