光学相干层析成像技术在内窥镜中的应用

光学相干层析成像(optical coherence tomography,OCT)技术是继X射线成像、核磁共振成像、超声成像等之后的一种新型的成像技术,其可光纤化的特点使得它易于医用电子内窥镜相结合。OCT内窥镜技术可实现对人体内部器官的高速率、高分辨率、无损伤、实时成像。主要介绍了OCT技术的种类、基本原理以及包括探测深度和纵向分辨率等的参数;简述了OCT内窥镜的发展历史以及最新成果,重点分析了光源对OCT内窥镜的影响。总结了OCT内窥镜的主要应用。     

传统光学相干断层成像:软骨双折射特性的研究

传统光学相干断层成像可实现无损伤在体检测,具有较高的分辨率和灵敏度。获取生物组织的双折射信息可望是其应用之一。本文用传统光学相干断层成像系统以动物模型对关节软骨进行了研究,对软骨组织的传统光学相干断层图像的层结构随脱水和机械作用的变化进行了分析。结果表明,传统光学相干断层成像系统在一定程度上可用于监测由其胶原质纤维排列决定的软骨组织的双折射和密度。     

图形处理器在实时光学相干断层成像中的应用

光学相干断层成像(optical coherence tomography,OCT)技术在成像过程中具有极大的数据量和计算量,传统的基于中央处理器(central processing unit,CPU)的计算平台难以满足OCT实时成像的需求。图形处理器(graphics processing unit,GPU)在通用计算方面具有强大的并行处理能力和数值计算能力,可以突破OCT实时成像的瓶颈。本文对GPU做了简要介绍并阐述了GPU在OCT实时成像及功能成像中的应用及研究进展。     

光学相干层析成像技术对关节软骨组织解剖分层表现对照研究

光学相干层析成像技术是一种高分辨率、非创伤性成像技术,它能够利用近红外光产生软骨组织的解析图像.实验的研究目的是验证光学相干层析成像技术对软骨组织解剖分层结构的成像能力.以猪膝关节软骨为样本,选择OCT检测的软骨区域运用解剖学方法获得组织切片,显微镜下观察.调查软骨OCT成像与组织学成像的相关性.结果显示OCT所测得的所有软骨的厚度值与切片显微镜结果一致,差异无显著意义 （P〉0.05）.光学相干层析成像系统能够呈现软骨组织解剖分层,该技术在软骨检测和临床关节病变诊断方面具有应用前景.     

生物光子成像专题序言

本专题刊由八篇有关生物组织光学成像方面的邀稿 (Invited papers)及一些常规文章组成。近年来 ,在高散射介质中 (尤其在生物组织中 )光输运问题被越来越广泛和深入的研究。这些研究可以开发一些新的无损而又廉价的医学光学成像技术。光学成像因其可以提供生理学功能型的医学影像 ,而引起学术界广泛的关注。光学成像主要包括漫射光断层成像、相干光断层成像 (OCT)、早到光子技术、超声调制技术、磁光调制技术、偏振调制技术、漫射光断层成像等等方面。另一方面 ,荧光标记成像、单分子探测等等手段 ,拓展了研究范围 ,提供了更多的处理方法…     

金纳米棒-聚苯胺核壳纳米材料的光学相干层析成像能力研究

对比试剂的使用能够显著提升光学相干层析(OCT)的成像效果。聚苯胺(PANI)是一种有机导电聚合物,在近红外(NIR)区有着很强的光吸收。本文采用PANI对常见的OCT成像对比试剂--金纳米棒(GNRs)进行修饰,合成了PANI/GNRs核壳粒子,并对其OCT成像对比能力进行了研究。PANI/GNRs展现出良好的NIR光吸收特性;同时,PANI对GNRs的包裹也显著提升了金纳米结构的稳定性、降低了GNRs原有的毒性。选用离体猪肝组织作为检测样本,发现纳米材料使用能够显著提升OCT的成像效果。与未修饰的GNRs及PANI粒子相比,PANI/GNRs的OCT成像对比效果明显更好。因此,PANI包裹的GNRs核壳纳米材料有望成为一种低毒性且效果良好的OCT对比试剂用于生物组织成像。     

光学相干层析分子成像方法初探

介绍了分子对比剂在光学相干层析成像(optical coherence tom ography,OCT)技术中的研究现状,概述了迄今出现的几种不同的光学相干层析分子成像方法(m olecu lar contrast OCT,简称为MCOCT),讨论了MCOCT的几个重要的实际问题:对比剂的选择范围、激发光强的限制、各种方法灵敏度比较以及MCOCT应用于临床与生物学领域需要考虑的因素。     

生物光学成像专刊征文通知

本专刊主要由有关生物组织光学成像方面的邀稿和投稿组成。近年来 ,在高散射介质中 (尤其在生物组织中 )光输运问题被越来越广泛和深入的研究。这些研究可以开发一些新的无损而又廉价的医学光学成像技术。光学成像因其可以提供生理学功能型的医学影像 ,而引起学术界广泛的关注。光学成像主要包括漫射光断层成像、相干光断层成像 ( OCT)、早到光子技术、超声调制技术、磁光调制技术、偏振调制技术等等方面。在这些技术中 ,相干光断层成像具有较高的空间分辨率 ,技术相对比较成熟 ,但其检测深度有限。漫射光断层成像的空间分辨率是比较低的 …     

生物光学成像专题征文通知

本专刊主要由有关生物组织光学成像方面的邀稿和投稿组成。近年来 ,在高散射介质中 (尤其在生物组织中 )光输运问题被越来越广泛和深入的研究。这些研究可以开发一些新的无损而又廉价的医学光学成像技术。光学成像因其可以提供生理学功能型的医学影像 ,而引起学术界广泛的关注。光学成像主要包括漫射光断层成像、相干光断层成像 ( OCT)、早到光子技术、超声调制技术、磁光调制技术、偏振调制技术等等方面。在这些技术中 ,相干光断层成像具有较高的空间分辨率 ,技术相对比较成熟 ,但其检测深度有限。漫射光断层成像的空间分辨率是比较低的 …     

全光学光声/OCT双模态成像系统及其应用

本文提出了一种新型的全光学光声/OCT双模态成像系统。该系统利用同一个低相干迈克尔逊干涉仪即可实现非接触式光声成像和OCT于一体,系统装置结构简单,可同时获取生物组织的吸收与散射结构信息。通过模拟实验证明了该双模态成像系统的可行性及成像能力,并对活体小鼠耳朵同时进行光声/OCT成像测试,实验结果表明非接触式光声/OCT双模态成像系统可以实现生物组织内的微血管及散射结构的高分辨率成像。进一步地,我们将光声/OCT双模态成像系统应用于基底细胞癌的检测中,获得了初步的研究结果,表明了该系统在皮肤肿瘤诊断中的具有潜在的应用价值。     

人手部皮下微循环特性随深度变化的研究

本研究使用手持式扫频光学相干层析(SSOCT)系统分别在人左手无名指指甲上方、无名指指腹和手掌大拇指根部选取3 mm×3 mm区域进行了在体成像,使用指数补偿方法还原血流信息,获取不同深度的血流正面光学断层图像(en face图像),从血管灌注密度(PD)、血管直径(VD)两个方面分析了微循环随深度的变化特性。试验结果证明,在上述三个成像位置中,随着成像深度的增加,血管PD与血管VD均增大,血流信息的丰富程度增加,但同时en face图像的清晰度有所下降。其中左掌大拇指根部微血管最为细密,血流信息较为丰富,比较适宜作为微循环疾病诊断研究的成像部位。分层投影结果显示,左手无名指指甲上方部位在成像深度较浅(220～660μm)时,血管PD明显小于其他两个成像部位,说明此处在该范围内血流信息丰富程度不够。本文测量了随深度变化的手部血流几何学特征,验证了光学相干层析(OCT)技术基于手部皮下微循环光学断层图像进行疾病诊断的可行性。许多微循环疾病早期就已经产生了微血管病变,因此对这种微循环变化的探测在疾病的早期诊断方面具有临床指导意义。     

光学相干层析用于牙齿病变的检测

阐述了适用于牙齿结构成像的光学相干层析成像(OCT)系统。系统光源中心波长为1 310 nm,成像分辨率10μm,在牙内成像深度2 mm,成像速度1幅/秒,系统信噪比100 dB。利用此OCT仪清晰检测到牙齿样品的牙釉质和牙本质,观察到牙釉质与牙本质的分界面以及正常牙齿牙釉质与龋齿牙齿牙釉质OCT图像的区别。进一步设计研制了适用于口腔内探测的小型OCT探头。     

光学相干层析成像技术用于裸鼠皮肤霉菌感染研究

利用中心波长为850 nm的宽带光源SLD实现了纵向分辨率为8μm的光学相干层析成像系统。系统采用傅里叶域光学延迟线实现了深度扫描速度为160 mm/s,成像深度为3 mm。获得了裸鼠皮肤霉菌感染部位和健康皮肤的光学相干层析(optical coherence tom ography,OCT)图像,皮肤病变前后的内部结构信息清晰可见。     

缺血性心肌病的多模态心血管影像学方法进展

近年来,超声(ultrasound, US)、CT冠状动脉造影(CT coronary angiography, CCTA)、血管内超声(intravenous ultrasound,IVUS)、光学相干断层成像(optical coherence tomography, OCT)、多层螺旋CT成像(multi-slice computed tomography, MSCT)、单光子发射计算机断层成像(single-photon emission computed tomography, SPECT)、正电子发射计算机断层成像(positron emission computed tomography, PET)及心脏磁共振(cardiac magnetic resonance, CMR)等多种心血管成像技术能够提供与冠脉病变及心肌形态和功能相关的解剖学、血流动力学、细胞生物学及病理生理学等方面的重要信息,在缺血性心肌病的临床诊疗及预后评估中发挥着日益重要的作用。然而,如何恰当选择的多模态心血管影像技术是临床医师面临的一大难题。因此,本文在归纳总结主要心血管成像技术临床应用进展的基础上,对多模态心血管影像学在缺血性心肌病相关的冠脉解剖与斑块成像、心肌功能、心肌灌注及心肌活性显像中的临床应用价值进行综述。旨在帮助临床医师客观认识各种成像技术的优势与不足,从而制定最优化的选择方案。     

基于光学相干层析成像技术的小鼠表皮厚度的无损测量及分析

光学相干层析成像技术(optical coherence tomography,OCT)在研究活体皮肤的表皮和真皮上层方面是一种很有潜力的手段.本文以小白鼠为研究对象,脱毛后,采用OCT系统对同一部位的小鼠皮肤在制作切片过程中(活体、离体、固定24 h后)进行成像跟踪,分别获得OCT强度图中第一强度峰到第一个波谷,以及第一、二强度峰之间的距离,比较两种结果和组织学的对应情况,并分析其原因,同时关注切片过程中各种物理、化学因素对皮肤各层厚度的影响,研究了OCT图像的各个反射峰与实际皮肤的结构之间联系.     

早期胚胎全场OCT图像的边界去模糊研究

全场光学相干层析成像技术(全场OCT)是研究早期胚胎形态发育的最理想成像设备,然而所采集图像难免受噪声干扰.这些噪声可模糊早期胚胎内不同组织结构的边界,从而给基于图像边界的结构划分带来干扰.为解决这一问题,本文运用中值滤波、维纳滤波、各向异性扩散算法处理全场OCT获得的早期胚胎图像,并运用信噪比、均方误差、峰值信噪比和边缘保留等指标评价图像处理效果.结果表明:经各向异性扩散算法处理的早期胚胎图像,可完整地保留原始图像信息,且边界最清晰,视觉效果最好.     

光学相干成像技术无创监测Er:YAG激光消融后人牙本质表面变性层

为探讨利用光学相干成像技术(OCT)定量评估Er:YAG激光消融后牙本质表面特征的可行性,以人无龋第三磨牙为试验样品,制备牙本质圆盘,用50μs超短脉宽Er:YAG激光在水喷雾下垂直切削牙本质表面,对照组为金刚砂球钻切削和砂纸抛光组,OCT观察表层性状及测量表层光强改变,组织病理切片分析表层结构;表面切削后使用37%磷酸蚀刻30 s,扫描电镜(SEM)观察表面形貌,能量色散X射线光谱仪(EDX)测量表面元素组成。OCT显示,所有试验组牙本质表层光散射特性均发生改变,可见高亮层形成,激光组高亮层厚度高于砂纸组和球钻组(P0.05)。组织切片显示,激光组表层可见连续的嗜碱性深染改性层,球钻组及砂纸组改性层少且不连续,改性层厚度与OCT高亮层结果相关。SEM显示,酸蚀后激光组牙本质小管开口扩大,但未见胶原纤维网暴露。酸处理后激光组的钙、磷含量均高于砂纸及球钻组(P0.05),这意味着受激光影响的牙本质变得更耐酸。研究结果表明,OCT可能成为一种可精确评估牙本质表层特性的无创性工具,这将有助于牙医确定粘接修复策略。     

OCT于大鼠脱水组织中光散射特性的分析研究

目的:探讨活体组织液体含量的改变对OCT成像的影响,以期提高OCT在诊断组织病理性质方面的能力。方法:实验中复制脱水大鼠病理模型,应用光学相干层析成像设备,进行大鼠舌浅表组织在体显微成像检测,并对图像中组织的信号衰减特性进行量化分析。结果:正常对照组大鼠体重明显增加,病理模型组显著下降,病理模型组于脱水3天和5天后组织的平均OCT信号衰减系数明显高于正常对照组(P<0.01),且5天较3天的病理模型组组织的信号衰减系数变化尤其显著(P<0.01)。结论:改变组织含液量,可显著改变OCT成像效果,且通过对OCT图像中信号的衰减系数分析,可获得组织细微的散射变化,从而有望提高OCT技术在组织性质方面的诊断能力。     

利用双SLD光源提高OCT纵向分辨率的理论研究

提高光学相干层析成像(OpticalCoherenceTomography:OCT)系统纵向分辨率的关键是选取合适的光源,本文将双SLD光源代替传统OCT系统中的单个SLD光源,通过理论分析和计算机仿真,表明双SLD光源能有效提高OCT系统纵向分辨率。     

小型猪冠脉支架模型中即刻OCT检查评价支架贴壁不良的安全性和有效性

目的评价中华小型猪冠状动脉支架植入术后即刻行光学相干断层成像扫描（OCT）的安全性和有效性。方法健康中华小型猪22只,经股动脉途径行右冠状动脉西罗莫司药物洗脱支架植入术,术后即刻行OCT检查评价支架贴壁不良情况,同时记录OCT检查时间和相关并发症。结果 OCT共检查25段支架,失败3例（1例指引导丝断裂于支架内,2例发生冠脉痉挛导致阻断球囊送入困难未能成像）,OCT检查并发症包括一过性ST段抬高（5例）和室颤（3例）,死亡1例,平均手术时间49.7±12.9 min,其中OCT检查耗时17.9±4.9 min,OCT共检测522 mm支架,定量测量4514个支架丝,其中66个存在贴壁不良,即刻支架贴壁不良率1.46%。结论利用冠脉内OCT技术可以有效评价支架术后即刻贴壁不良情况,安全性良好。