双轴OCT成像探头深入皮肤下方

2021-12-20 14:16

OCT的成像分辨率和与临床工作流程的简便配合，使它已在一些临床应用中得到了广泛应用。据最近的一份报告，到2023年，该技术将支撑起一个15亿美元的市场。有限穿透深度一直是该技术的一个障碍，改善方法包括开发新型VCSEL源和使用可调谐透镜。

来自杜克大学生物医学光学专家Adam Wax实验室的一个项目现已证明了增强成像深度的另一种途径，即结合可调谐透镜和双轴光学。

正如 “Biomedical Optics Express”中描述，新的双轴光学相干断层扫描（DA－OCT）平台可以在高度散射限制了现有OCT设备的深度穿透的情况下改善成像。双轴OCT体系结构已经应用了一段时间，通过收集多个前向散射光子和更深层的地下形态来对抗弹道光子的衰减信号。然而，在景深上的妥协会阻碍这种方法。

根据该项目的论文，杜克大学的平台将1．3μm波段固有的减少散射与双轴几何形状的深度增强相结合，在之前的迭代过程中，随着穿透深度的增加，显著提高了信号对比度。

杜克大学（Duke University）的埃文·杰里（Evan Jelly）说：“通过倾斜光源和探测器，可以增加收集更多从组织深处以奇怪角度散射出去的光的机会。”“OCT非常敏感，只要多一点散射光就够了。”

在双轴图像（左）的底部可以看到小鼠皮肤下超过一毫米的针尖，但在标准图像（右）中看不到。两者中针头的信号已经被调整，以便更好地观察针头。来源：埃文－杰利／杜克大学。

该平台结合了一个用于快速光束扫描的MEMS镜，一个之前在Wax实验室开发的用于OCT成像的双窗斑点减少方法，以及一个合适的GPU处理器来协助图像处理。其结果是每秒约20帧的帧率，并能在数秒内完成体积成像。

在组织模型和小鼠皮肤上的试验证实，与传统轴上OCT相比，1．3μm的DA－OCT提供了更好的穿透能力。根据杜克大学的论文，皮肤组织的成像深度约为2 mm，对高反射物体的灵敏度甚至更高。

瓦克斯说：＂这实际上是一项相当简单的技术，听起来像是《捉鬼敢死队》中当你穿越光束时，你会得到更多的能量。能够使用OCT甚至进入皮肤2或3mm是非常有用的，在这个深度有很多生物过程发生，可以指示像皮肤癌这样的疾病。＂该项目的下一步将包括如何在用于具有更多前向散射的组织（如大脑和乳腺组织）时增加该架构的优势。

Jelly表示：＂双轴OCT给我们提供了来自发生血液和分子交换的皮肤层的图像和信息，这对于检测疾病的迹象是极其宝贵的。这项技术仍然处于起步阶段，但它将在生物传感或指导外科手术方面取得巨大成功。＂