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。     

光学相干断层成像在临床医学中的应用

光学相干断层成像(OCT)是一种基于弱相干光学断层成像技术,可以对生物组织活体断层成像,是继计算机X射线摄影(CR)和数字X射线摄影(DR)、超声、电子计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)之后又一新的生物组织成像方法。OCT在眼科、皮肤科、心血管科、肿瘤科、骨科、口腔科、妇科等对组织病变的早期光学诊断和实时动态监测方面具有广泛的应用及重要的临床价值。本文就OCT的基本原理、研究现状、主要的临床应用和应用过程中存在的问题进行综述并展望未来相关的发展趋势。     

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。     

光学相干层析术高分辨率活体成像泼尼松龙诱导的骨质疏松斑马鱼模型

本研究利用光学相干层析术OCT对泼尼松龙诱导的斑马鱼骨质疏松模型进行活体成像,并结合电镜能谱技术定量分析斑马鱼模型骨质的钙磷元素含量及分布情况,共同探讨OCT方法在基于斑马鱼模型开展的骨质疏松研究中的使用价值。选取40条3月龄野生型斑马鱼暴露于50μmol/L泼尼松龙溶液和含0. 5%DMSO的溶液中(对照组),28. 5℃下培养,分别于第5、10、20天取出浸药组和对照组进行OCT活体成像,比较两者光散射特征。在每个时间点的成像之后,将浸药组的5条斑马鱼处死,然后取颅骨进行元素含量电镜扫描能谱分析。本研究利用50μmol/L泼尼松龙溶液培养斑马鱼至第20天,成功构建了斑马鱼骨质疏松模型。与对照组相比,模型组活体OCT成像显示骨组织光散射减弱,光子量明显减少,呈不均匀分布。能谱元素检查结果说明颅骨内所含钙、磷比例明显下降,证实骨质疏松发生,骨量减少。OCT成像方法在对斑马鱼骨质疏松模型进行活体、实时、无创等研究方面具有重要价值,本试验也为骨质疏松疾病的研究和药物筛选等方面提供了新的有效的方法。     

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。     

通过光学相干断层扫描图像进行自动视网膜分割评估黄斑水肿的投影面积

在本文中,我们提出了一种自动视网膜分割方法,以评估光学相干断层扫描（OCT）图像中黄斑水肿（ME）在视网膜特定层上的投影面积。首先使用基于权重矩阵的优化的最短路径最快算法对十个视网膜层边界进行分割,这有效降低了算法对血管阴影的敏感性。然而,ME的存在将导致水肿区域的分割不准确。因此,我们使用强度阈值方法提取每个OCT图像中的水肿区域,并将该区域中的值设置为零,并确保获得的分割边界可以自动穿过而不是绕过水肿区域。我们使用最小值投影来计算ME在不同层的投影面积。为了测试我们的方法,我们使用了从Topcon的OCT机器收集的数据。在轴向和B扫描方向上测得的黄斑区域分辨率分别为11.7微米和46.8微米。与手动分割相比,视网膜层边界分割的平均绝对误差和标准偏差为4.5±3.2微米。因此,所提出的方法为评估水肿提供了一种自动,无创和定量的工具。     

通过光学相干断层扫描图像进行自动视网膜分割评估黄斑水肿的投影面积（英文）

本文提出一种自动视网膜分割方法,以评估光学相干断层扫描(OCT)图像中黄斑水肿(ME)在视网膜特定层上的投影面积.首先使用基于权重矩阵的优化最短路径最快算法对10个视网膜层边界进行分割,这有效降低了算法对血管阴影的敏感性.然而,ME的存在将导致水肿区域的分割不准确.因此,使用强度阈值方法提取每个OCT图像中的水肿区域,并将该区域中的值设置为零,并确保获得的分割边界可以自动穿过而不是绕过水肿区域.同时使用最小值投影来计算ME在不同层的投影面积.为了测试该方法,使用了从Topcon OCT机器收集的数据.在轴向和B扫描方向上测得的黄斑区域分辨率分别为11.7μm和46.8μm.与手动分割相比,视网膜层边界分割的平均绝对误差和标准偏差为(4.5±3.2)μm.因此,所提出的方法为评估水肿提供了一种自动、无创和定量的工具.     

频域光学相干断层扫描在急性Vogt-小柳-原田综合征临床诊治的意义

目的:分析在VKH临床病例的诊治过程中,频域OCT的意义.方法:对2009年1月～2011年8月在我院确诊、治疗和随诊的26例(52眼)VKH患者的临床资料进行回顾性分析,所有患者均予以糖皮质激素规范性治疗,在治疗前后不同时间点进行了B超、FFA、OCT等检查.结果:所有患者经及时诊断和大剂量糖皮质激素规范性治疗,炎症均得到了一定程度的控制,视力明显提高.治疗2周后,52只眼中59.6％以上远视力恢复至≥0.5,B超示玻璃体混浊及脉络膜增厚明显减轻,FFA示视网膜渗漏明显减轻,OCT示视网膜神经上皮层及色素上皮层的脱离高度明显下降,视盘周围RNFL厚度明显下降接近正常.结论:OCT为非创伤性检查,操作简单,快捷,可重复使用,通过OCT检查可以减少VKH的误诊率,促进早期正确诊断,可以直观的了解VKH疾病的视网膜脉络膜组织学改变,可以量化分析病情的转归,指导临床用药,因而频域OCT检查对急性Vogt-小柳-原田综合征的临床诊治有着重要的意义.     

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。     

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.     

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。     

Visualization of Plant Tissues by Optical Coherence Tomography

The internal structure of plant tissues was visualized with optical coherence tomography (OCT). This noninvasive method is suitable for examining intact plants; it produces two-dimensional images of plant tissues at a penetration depth of 1–2 mm from the surface. The potential use of OCT was assessed on Tradescantia blossfeldiana Mild. Plant tissue images measuring 1.5 × 2 mm were obtained in vivo with a spatial resolution of 15 m. The radiation power incident on a sample was 0.5 mW. The acquisition of a two-dimensional image consisting of 200 × 200 pixels required 1–3 s. The OCT method can be used to visualize not only plant tissues and tissue boundaries but also the structure of individual cells.     

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。     

Measurement of Myopia and Normal Human Choroidal Thickness Using Spectral Domain Optical Coherence Tomography

Myopia is a common ophthalmic deficiency. The structure and function of choroid layer is assumed to be associated with myopia. In this study, a laboratory developed spectral domain optical coherence tomography scanning system is used to image human eyes. The axial resolution of the system is about 7 μm, and the acquisition rate is 100 kHz. Firstly, a cross-sectional image was acquired by averaging 100 images from imaging posterior segment of each eye. The choroid thickness was measured by 11 discrete points. The average thickness of normal human eyes was (0.296 ± 0.126) mm, whereas the average choroid thickness of myopic eyes was (0.220 ± 0.095) mm. Afterwards, the T test is used to calculate the data statistically. The analysis of the final result is based on the average thickness measured and the thickness of each measuring point. There was a significant difference in choroid thickness between myopia and normal eyes (P value < 0.01), which indicates that the choroid thickness of myopia was significantly thinner than that of normal eyes. Besides, there are findings that the choroidal thickness in nasal side is thinner than that in the fovea and temporal side in each eye. The choroidal thickness on temporal side in myopia eye has the most significant difference comparing with that in normal eye. The comprehensive evaluation of myopia and normal choroidal thickness using spectral domain optical coherence tomography may provide an important reference for the development of medical methods for diagnosis and treatment of myopia.     

Study of the Morphological and Functional State of Higher Plant Tissues by Optical Coherence Microscopy and Optical Coherence Tomography

Comparative analysis of two optical methods—optical coherence tomography (OCT) and optical coherence microscopy (OCM)—was made for vital visualization of plant tissues in tomato (Lycopersicon esculentum Mill), spiderwort (Tradescantia pallida (Rose) D. Hunt), orach (Atriplex sp.), and leaves and seeds of medium starwort (Stellaria media L.). The obtained OCT- and OCM-images allowed the morphological and functional state of plant tissues to be assessed in vivo. A higher spatial resolution of the OCM method, as compared to OCT method, allowed plant morphological structures to be identified with greater confidence. The morphological and functional state of tissues can be monitored with a time resolution of 1–4 s in intact plants, without removing them from the habitat.__________Translated from Fiziologiya Rastenii, Vol. 52, No. 4, 2005, pp. 628–634.Original Russian Text Copyright © 2005 by Kutis, Sapozhnikova, Kuranov, Kamenskii.