一、什么是OCT技術(shù)？
光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)（Optical Coherence Tomography, OCT）是一種基于光干涉原理的無(wú)創(chuàng)性斷層成像技術(shù)，被譽(yù)為“光學(xué)活檢”。它利用近紅外光（波長(zhǎng)800-1300nm）的干涉特性，對(duì)生物組織或材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行微米級(jí)分辨率的斷層成像，可清晰顯示10-15微米級(jí)的細(xì)微結(jié)構(gòu)（相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的1/10）。 核心優(yōu)勢(shì)：非接觸、無(wú)創(chuàng)傷、實(shí)時(shí)成像、三維重建，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷、工業(yè)檢測(cè)和生物研究。
二、OCT技術(shù)原理：從時(shí)域到頻域的技術(shù)跨越
OCT的核心原理基于邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)，核心流程可簡(jiǎn)化為： 光源發(fā)光 → 分束器分光 → 樣本臂（組織）與參考臂（反射鏡）反射 → 干涉信號(hào)采集 → 計(jì)算機(jī)三維重建。 根據(jù)信號(hào)采集方式的不同，OCT可分為時(shí)域OCT（TD-OCT）和頻域OCT（FD-OCT）兩大技術(shù)路線，二者原理對(duì)比如下：
▌1. 時(shí)域OCT（TD-OCT）：機(jī)械掃描的“逐點(diǎn)探知”
工作原理：
使用低相干光源（如超發(fā)光二極管），光束經(jīng)分束器分為兩路：
樣本臂：照射到生物組織，不同深度的結(jié)構(gòu)反射回強(qiáng)弱不同的信號(hào)；
參考臂：照射到一個(gè)可移動(dòng)的反射鏡，通過(guò)機(jī)械平移改變光程（即光的傳播距離）。
當(dāng)參考臂光程與樣本臂某深度組織的光程匹配時(shí)，兩路光發(fā)生相干干涉，通過(guò)探測(cè)器記錄干涉信號(hào)的強(qiáng)度，即可確定該深度的反射率。
逐點(diǎn)移動(dòng)參考鏡，掃描不同深度，最終拼接出斷層圖像。
特點(diǎn)：
技術(shù)基礎(chǔ)：早期OCT技術(shù)（1990年代首次應(yīng)用于眼科）；
局限性：成像速度慢（因依賴機(jī)械運(yùn)動(dòng)），分辨率受光源相干長(zhǎng)度限制；
應(yīng)用場(chǎng)景：早期醫(yī)學(xué)研究，現(xiàn)逐步被頻域技術(shù)取代。
——引自：李云耀, 等. 光電工程, 2023, 50(1): 220027
▌2. 頻域OCT（FD-OCT）：光譜解析的“全域快照”
頻域OCT摒棄了機(jī)械掃描參考鏡的方式，通過(guò)分析光譜信息或掃頻光源直接獲取全域深度信號(hào)，分為兩種技術(shù)分支：
▍（1）頻譜OCT（SD-OCT，也稱傅里葉域OCT，光譜域OCT）
工作原理：
使用寬帶光源（如超連續(xù)譜激光），光束分束后：
樣本臂反射信號(hào)與參考臂固定位置反射鏡的信號(hào)發(fā)生干涉；
干涉光經(jīng)光譜儀采集，得到包含所有深度信息的光譜圖（x軸為波長(zhǎng)，y軸為光強(qiáng)）；
通過(guò)傅里葉變換（數(shù)學(xué)算法），將光譜信息解析為深度-反射率曲線，快速重建斷層圖像。
特點(diǎn)：
無(wú)需機(jī)械掃描參考臂，成像速度比時(shí)域快100-1000倍；
分辨率取決于光源帶寬（帶寬越寬，分辨率越高）；
廣泛應(yīng)用于眼科、皮膚科等需要快速成像的場(chǎng)景。
▍（2）掃頻OCT（SS-OCT，也稱可調(diào)諧光源OCT）
工作原理：
使用可調(diào)諧激光光源（如掃頻激光器），光源波長(zhǎng)隨時(shí)間周期性掃描（如從800nm線性掃至900nm）；
樣本臂與參考臂反射光干涉后，通過(guò)快速探測(cè)器采集干涉信號(hào)的頻率變化；
利用掃頻光源的波長(zhǎng)-時(shí)間線性關(guān)系，直接解算出各深度的反射信號(hào)（類似雷達(dá)脈沖原理）。
特點(diǎn)：
成像速度極快（可達(dá)每秒幾十萬(wàn)次掃描），適合動(dòng)態(tài)器官（如心臟血管）成像；
穿透深度更深（近紅外波長(zhǎng)范圍），適用于深層組織（如血管內(nèi)斑塊）檢測(cè)；
主要應(yīng)用于心血管介入、工業(yè)材料深層缺陷檢測(cè)等領(lǐng)域。
三、技術(shù)對(duì)比：時(shí)域VS頻域OCT
維度 | 時(shí)域OCT（TD-OCT） | 頻域OCT（FD-OCT） |
參考臂掃描 | 機(jī)械移動(dòng)反射鏡（逐點(diǎn)掃描） | 固定反射鏡（頻譜/掃頻解析） |
成像速度 | 慢（每秒數(shù)百次掃描） | 快（頻譜OCT：每秒數(shù)萬(wàn)次；掃頻OCT：每秒數(shù)十萬(wàn)次） |
分辨率 | 受光源相干長(zhǎng)度限制 | 頻譜OCT：取決于光源帶寬；掃頻OCT：取決于波長(zhǎng)掃描范圍 |
典型應(yīng)用 | 早期實(shí)驗(yàn)室研究 | 臨床診斷（眼科、心血管）、工業(yè)高速檢測(cè) |
四、OCT技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景
▌醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
1、眼科（核心應(yīng)用）：
頻域OCT（主要是頻譜OCT）已成為眼底病診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，可清晰顯示視網(wǎng)膜各層結(jié)構(gòu)（如黃斑區(qū)厚度僅約150微米），檢測(cè)糖尿病視網(wǎng)膜病變、青光眼等；
OCT血管成像（OCTA）：通過(guò)掃頻OCT的高速采集能力，無(wú)創(chuàng)顯示眼底微血管網(wǎng)絡(luò)（分辨率達(dá)50微米），替代傳統(tǒng)有創(chuàng)的熒光血管造影。
2、心血管介入：
血管內(nèi)OCT（IV-OCT）使用掃頻技術(shù)，導(dǎo)管探頭插入冠狀動(dòng)脈，實(shí)時(shí)成像斑塊形態(tài)（分辨率10微米），指導(dǎo)支架植入。
3、皮膚科與牙科：
頻譜OCT快速掃描皮膚癌邊界（深度達(dá)1-2mm），或檢測(cè)牙釉質(zhì)早期齲壞（微結(jié)構(gòu)變化）。
▌工業(yè)與材料領(lǐng)域
1、無(wú)損檢測(cè)：掃頻OCT穿透復(fù)合材料（如飛機(jī)機(jī)翼碳纖維層），檢測(cè)內(nèi)部裂紋或分層缺陷；
2、生物醫(yī)學(xué)工程：評(píng)估人工血管、骨科植入物與組織的界面相容性（細(xì)胞黏附、炎癥反應(yīng)）。
五、未來(lái)趨勢(shì)：更快、更智能、更跨界
1、技術(shù)升級(jí)：
掃頻OCT向更高波長(zhǎng)（如1700nm）發(fā)展，提升對(duì)生物組織的穿透深度（可達(dá)5mm）；
多模態(tài)融合：結(jié)合熒光成像、光聲成像，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)-功能聯(lián)合診斷。
2、AI賦能：
深度學(xué)習(xí)自動(dòng)分析OCT圖像（如糖尿病視網(wǎng)膜病變篩查），誤診率降低至5%以下；
動(dòng)態(tài)追蹤算法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)組織變化（如腫瘤治療效果評(píng)估）。
3、便攜化與跨領(lǐng)域：
手持式OCT設(shè)備（如皮膚科便攜探頭）普及；
工業(yè)領(lǐng)域拓展至微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）檢測(cè)、鋰電池內(nèi)部缺陷分析等前沿場(chǎng)景。
從時(shí)域到頻域的技術(shù)革新，OCT用“光的尺子”丈量微觀世界，為醫(yī)學(xué)帶來(lái)了“無(wú)創(chuàng)活檢”的革命，也為工業(yè)檢測(cè)打開了“透視”之門。隨著光學(xué)技術(shù)與人工智能的深度融合，這束近紅外光將繼續(xù)穿透未知，在生命科學(xué)與工程領(lǐng)域綻放更多可能。
佛山光微科技成立于2018年，是一家專注于OCT光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。我們提供醫(yī)療、科研和工業(yè)領(lǐng)域的OCT探頭、核心部件及整機(jī)系統(tǒng)，支持OEM和CMO定制服務(wù)，致力于創(chuàng)新OCT成像解決方案。
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