什么是OCT？

OCT问世于1991年，随后迅速被公认为一种重要的眼科工具，很快就成为了视网膜诊断的标准方式。如今OCT是最常使用的诊断检查之一。OCT技术不断发展，在临床和非临床成像应用中的普及度越来越高，包括眼科手术、胃肠道成像和介入性心脏病学。

OCT的工作原理与超声非常相似，除了显而易见的差异外，即OCT使用的是光波而非声波。向患者发出低强度的近红外（NIR）光。其中少量光被反射至系统并被检测到。记录返回光束的飞行时间，并将其用于生成图像，以显示感兴趣组织的亚表面细节。与超声不同，OCT无需与患者进行任何物理接触。OCT还可提供明显更高的分辨率，因为光波长远短于声波长。因此，相比超声，OCT可以显示更为精细的细节。

另一方面，超声可用于更深入地观察组织，包括不透光的结构。例如，在眼科，OCT用于单独显示角膜或视网膜的精细结构，而眼部超声用于生成整个眼睛更为粗略的图像，从而能够显示较大视网膜脱离或玻璃体出血。

相干是指光的干涉能力。在干涉仪中，分光器将来自单个光源的光分成两个光路。在穿过这两个光路后，光被再次合并，并被发射至检测器。如果从每个光路发出的光是相干的，则在该检测器处将观察到干涉信号。

在OCT系统中，将使用这种干涉仪，并由“低相干”光源对其进行照明。仅当从样品返回的光所穿过的光路与参考光路在相干长度（通常为几微米）内匹配时，这些光源才会产生干涉。这种光仅在这些非常精确的条件下才会发生干涉，鉴于这一点，OCT的轴向分辨率非常精细。光源的相干长度与其光学带宽有关；即光源发射多少波长（或颜色）。带宽越宽，相干性越低，因此轴向分辨率越佳。

下文显示了OCT系统的原理图。其中，来自宽带光源的光被光纤耦合器（一种便捷的光纤分束器）分成两个光路。其中一束光直接射向待成像的样品，而另一束光射向具有可变光路长度的参考臂。来自样品的反向散射光与来自参考臂的反射光相混合，并在干涉仪的输出处检测。因为光源为“低相干”光源，所以仅当样品光路与参考光路的长度在光的相干长度内匹配时，才会观察到干涉条纹。通过检测干涉仪的干涉输出，同时改变参考光路长度，可以测量来自样品内位置的反向散射光的延搁时间和强度。这一OCT典型被称为时域OCT，因为参考臂长度根据时间而变化。

之所以将其称为“光学相干断层扫描”是因为其可生成断层图像；即横断面分层，分层组合后可构建物体的体积图像。在OCT中，这些断层图像是通过扫描穿过待成像对象的光而生成的。在每个位置，根据反向散射光的延搁时间和强度，生成深度结构或A扫描。根据扫描光束某一位置的深度，每一次A扫描均可提供该对象的反射或散射特性信息。

然后通过扫描穿过样品的光束并汇总相邻A扫描的集合来生成横断面图像。这将生成断层图像，或组织的横截面切片，通常称为B扫描。通常，我们认为B扫描是对象的平面分层图像，类似于您在组织的单个组织分层中观察到的内容（但通过无创方式获得）。

然后，根据B扫描的集合构建出体积图像。眼科OCT成像中使用的体积图像主要有三种类型：

• 矩形或光栅体积扫描：一系列平行B扫描
• 径向体积扫描：规则角度间隔下的一系列B扫描
• 环空体积扫描：形成同心圆的一系列B扫描

每种扫描类型在特定情况中均可发挥作用。例如，矩形体积扫描常用于黄斑成像，环空扫描常用于视神经头附近的成像，径向扫描适用于角膜和眼前段的成像。

频域光学相干断层扫描（SDOCT）是一种更有效的OCT形式。与时域OCT的不同之处在于，SDOCT系统使用了一种专门设计的高速光谱仪，可单独检测干涉仪检测臂中光的所有波长。在这些系统中，参考臂保持静止，通过对返回光的光谱进行傅里叶变换（称为光谱干涉图）来获得组织的深度结构（A扫描）。这便于使OCT系统同时检测样品内来自所有深度的光，而不仅仅是与参考臂匹配的深度。因此，SDOCT系统比时域系统更快、生成的图像更明亮。

通过对光谱仪进行正确设计、对光源加以选择以及采用数学方法，可以针对各种不同的研究和临床应用调整SDOCT系统，使其提供优异的图像。眼科手术显微镜的EnFocus术中OCT和Envisu临床和临床前OCT系统采用的是SDOCT。

• OCT系统可以实时采集和显示高分辨率3D图像

• 具备当前技术水平的OCT系统可针对各种不同的应用进行调整，提供眼内亚微米轴向分辨率

• OCT系统可以对组织进行“光学活检”，生成接近组织学分辨率的图像，而无需对组织标本进行切除和组织学处理以进行表征和诊断

• 临床OCT系统可以对眼前段和眼后段进行非接触、无创成像，并且其形式多样。其中包括用于常规诊断的标准护理台式设备、用于儿科或仰卧位患者成像的手持设备，以及用于手术患者成像的显微镜集成设备

高分辨率、快速和非接触式OCT成像可用于临床前眼科研究、临床诊断，并且现在可用于眼科手术。诸如Envisu R-Class等临床前OCT成像系统可支持小型到大型动物眼睛研究，提供了重要病理信息以及药物发现过程中的重要信息。诸如Envisu C-Class等临床OCT系统可辅助对生理和病理眼部状况的诊断。近期推出的术中OCT（如Enfocus）已被引入实践，可在眼科手术期间向外科医生提供解剖结构的视觉反馈，有助于指导眼前段和眼后段病例的手术决策。