在生物醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷中，對活體組織進(jìn)行高分辨率、非侵入式的成像一直是科學(xué)家和臨床醫(yī)生追求的目標(biāo)。光學(xué)相干層析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)技術(shù)作為一種新興的光學(xué)成像技術(shù)，自其誕生以來，便在活體成像領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力和廣闊的應(yīng)用前景。本文旨在探討OCT技術(shù)在活體成像中的最新進(jìn)展，包括其基本原理、技術(shù)革新、應(yīng)用拓展以及未來發(fā)展方向。

　　OCT技術(shù)的基本原理

　　OCT技術(shù)基于低相干光的干涉原理，通過測量生物組織反射光的振幅和回波，快速提供高分辨率的斷面和三維成像。其核心部件包括寬帶光源、邁克爾遜干涉儀和光電探測器。OCT的軸向分辨率取決于寬帶光源的相干長度，一般可以達(dá)到1-10μm，而徑向分辨率與普通光學(xué)顯微鏡類似，決定于樣品內(nèi)部聚焦光斑的尺寸，也在微米量級。

　　具體來說，OCT系統(tǒng)會發(fā)射一束低相干光，這束光會被分為兩路：一路照射在樣品上，另一路則照射在參考鏡上。當(dāng)這兩路光經(jīng)過反射和散射后重新合并，就會產(chǎn)生干涉效應(yīng)。通過測量這個干涉效應(yīng)，就可以得到樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。這種成像模式不僅具有非接觸、非侵入的特點(diǎn)，而且成像速度快、探測靈敏度高，非常適合于活體組織的成像。

　　OCT技術(shù)的革新與進(jìn)展

　　1. 頻域OCT技術(shù)的發(fā)展

　　早期的OCT技術(shù)主要是時域OCT(TD-OCT)，但由于其成像速度受限，難以滿足大范圍三維成像的需求。隨著技術(shù)的進(jìn)步，頻域OCT(FD-OCT)逐漸成為主流。FD-OCT通過采集光譜的干涉信號獲取樣品信息，再通過圖像重建來生成樣品圖像。根據(jù)所使用的光源，F(xiàn)D-OCT可分為基于寬譜光源的譜域OCT(SD-OCT)和基于掃頻激光光源的掃頻OCT(SS-OCT)。

　　SD-OCT可以實(shí)現(xiàn)更高軸向分辨率的成像，觀察到更多的細(xì)節(jié)，并且相位穩(wěn)定性較強(qiáng)，在血流動力學(xué)等指標(biāo)的檢測上更具優(yōu)勢。而SS-OCT則具有更好的信噪比滾降性能和更大的成像深度，并且可以達(dá)到MHz的采樣速度。這些技術(shù)的革新極大地提高了OCT的成像性能和應(yīng)用范圍。

　　2. 高分辨率與長焦深技術(shù)的探索

　　為了提高OCT的成像分辨率和焦深，研究人員進(jìn)行了大量的探索。例如，貝塞爾光束因其無衍射性和自愈性，在OCT領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。通過將錐透鏡整合到干涉儀樣品臂中，可以實(shí)現(xiàn)至少6mm的焦深和約10μm的分辨率。此外，微型全光纖錐透鏡探頭、雙光子3D打印技術(shù)等新興技術(shù)也為OCT的長焦深和高分辨率成像提供了新的解決方案。

　　3. 多功能OCT技術(shù)的融合

　　為了拓展OCT的應(yīng)用范圍，研究人員還致力于將OCT與其他成像技術(shù)相融合。例如，將OCT與動態(tài)散射技術(shù)結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)無標(biāo)記三維微血管造影，獲得組織內(nèi)部血流灌注的三維活體成像。這種多功能OCT技術(shù)的融合為生物醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷提供了更加全面、準(zhǔn)確的信息。

　　OCT技術(shù)在活體成像中的應(yīng)用

　　1. 眼科領(lǐng)域

　　OCT技術(shù)在眼科領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛和成熟。它可以實(shí)現(xiàn)對眼前節(jié)(角膜、房角、晶狀體等)、視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜等重要眼組織的活體三維成像。在眼科疾病的診斷和治療中，OCT技術(shù)發(fā)揮著重要作用。例如，在糖尿病性視網(wǎng)膜病變、老年性黃斑變性和青光眼等疾病的診斷和治療中，OCT技術(shù)能夠提供高分辨率的視網(wǎng)膜和視神經(jīng)頭成像，為醫(yī)生提供準(zhǔn)確的診斷依據(jù)。

　　2. 心血管疾病領(lǐng)域

　　OCT技術(shù)在心血管疾病領(lǐng)域的應(yīng)用也日益受到關(guān)注。血管內(nèi)OCT可以用于檢測冠狀動脈的病變，如斑塊、血栓等。其高分辨率成像能力能夠分辨多種細(xì)胞行為和微觀結(jié)構(gòu)，為心血管疾病的診斷和治療提供了重要的支持。未來，血管內(nèi)OCT有望替代血管內(nèi)超聲成為心血管疾病檢測的金標(biāo)準(zhǔn)。

　　3. 其他領(lǐng)域

　　除了眼科和心血管疾病領(lǐng)域外，OCT技術(shù)還在皮膚科、腫瘤科等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。例如，在皮膚科領(lǐng)域，OCT技術(shù)可以用于監(jiān)測傷口愈合和炎癥性皮膚病、進(jìn)行皮膚功能測試、皮膚藥理學(xué)研究等。在腫瘤科領(lǐng)域，OCT技術(shù)可以用于腫瘤的早期篩查和診斷等。

　　未來發(fā)展方向

　　盡管OCT技術(shù)已經(jīng)在活體成像領(lǐng)域取得了顯著的進(jìn)展，但其發(fā)展并未止步。未來，OCT技術(shù)將繼續(xù)向更高的分辨率、更深的成像深度和更快的成像速度發(fā)展。隨著新型光源和新型探測器的出現(xiàn)，OCT技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也將進(jìn)一步擴(kuò)大。例如，超聲速OCT和光聲OCT等新型OCT技術(shù)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室階段取得了一些成果，它們有望在未來進(jìn)一步提高OCT的成像性能。

　　此外，隨著生物醫(yī)學(xué)研究的深入和臨床需求的不斷增長，OCT技術(shù)將與其他學(xué)科和技術(shù)進(jìn)行更多的融合和創(chuàng)新。例如，將OCT技術(shù)與人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)更加智能化、精準(zhǔn)化的生物醫(yī)學(xué)成像和診斷。

　　光學(xué)相干層析成像技術(shù)作為一種新興的光學(xué)成像技術(shù)，在活體成像領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力和廣闊的應(yīng)用前景。通過不斷的技術(shù)革新和應(yīng)用拓展，OCT技術(shù)已經(jīng)為生物醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷提供了重要的支持。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，OCT技術(shù)將在活體成像領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為人類的健康事業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。