OCT光学相干断层成像Optical Coherence tomography
眼部光学相干断层成相
眼部光学相干断层成相
眼部光学相干断层成像（Optical Coherence Tomography, OCT）是一种非侵入性的成像技术，通过利用光学干涉原理，可以在眼部组织中获得高分辨率的断层图像。
在眼部OCT成像中，一束光被分为两部分，一部分经过样品（即眼部组织）后反射回来，另一部分则直接反射回来。
这两部分光束重合后，通过干涉现象形成干涉图案。
通过调整其中一个光束的光程差，可以确定特定深度处的反射信号。
通过扫描样品的不同位置，可以获取一系列断层图像。
这些图像可以重建成三维结构，用于研究眼部组织的形态和结构。
眼部OCT成像可以帮助诊断和监测多种眼部疾病，如青光眼、黄斑变性、视网膜脱离等。
它具有非侵入性、高分辨率和快速成像的优点，使得医生可以更好地了解和评估眼部病变。
光学相干断层成像术
光学相干断层成像术(optical coherence tomography OCT)
光学相干断层扫描(optical coherence tomography OCT)，是一种非损伤性、非接触性、在活体上对视网膜的细微结构进行横截面扫描的检查方法，它的工作原理类似超声波，是用光波代替声波，利用低相干光对生物组织进行断层扫描，并将获取的信息转化为数字，经计算机处理，再以图形或数字形式显示，提供量化诊断指标。
正常黄斑
OCT
黄斑裂孔黄斑囊样水肿OCT可以提供视网膜包括黄斑、视盘的断层图像，能清晰显示视网膜及脉络膜不同层次的结构并能对其细微结构进行客观、定量的测量和分析，能实时在活体上动态观察疾病的发展过程。
特别是可清晰显示组织交界面的结构改变，如视网膜与玻璃体、脉络膜与视网膜色素上皮层间等细微病理改变。
可对青光眼、黄斑裂孔、中心浆液性脉络膜视网膜病变、糖尿病视网膜病变、老年黄斑变性等疾病的早期诊断提供更可靠、有效的依据。
光学相干断层扫描技术在视网膜病变中的应用
光学相干断层扫描技术在视网膜病变中的应用一、光学相干断层扫描技术概述光学相干断层扫描技术（optical coherence tomography，OCT）是一种根据光在组织中传播的反射与衰减的差别，实现对组织不同深度进行高分辨率的成像的无创检测技术。
该技术通过光学干涉原理，将扫描反射光与参考光之间的光程差转换为强度信号，从而生成组织结构的图像。
OCT技术具有无创、高分辨、高灵敏等特点，在医学各个领域中有着广泛的应用，尤其在视网膜病变中的应用是极为重要的。
二、光学相干断层扫描技术在视网膜病变中的应用视网膜是位于眼球底部的一层具有感光功能的组织。
它的主要功能是将光线转变为神经信号，传输到大脑中进行图像的处理和识别。
视网膜病变是指在视网膜或其周围组织中发生病理性改变，导致视力受损的病理状态，如黄斑部病变、静脉阻塞等。
光学相干断层扫描技术在视网膜病变的检测中具有非常重要的应用。
1.黄斑部病变的检测黄斑部是视网膜的中心区域，是眼睛感知光线信息最清晰最细致的部位。
如果该部位出现问题，如年龄相关性黄斑部病变（age-related macular degeneration，AMD），则会影响人的中心视觉。
其中，AMD可以分为早期、中期和晚期三个阶段，晚期病变包括湿性（wet）和干性（dry）两种类型，起病快、进展快、损伤明显，给视力带来的影响也比较严重。
OCT技术可以对黄斑区域及其下方的组织结构进行精细的检测，如黄斑上皮层、视杯、视盘等。
并可以实时进行动态观察，从而帮助医生更好地了解病情和病变程度，判断疾病进展情况和治疗效果。
2.视网膜血管病变的检测视网膜是全身最丰富的供血组织之一，其血管系统紧密地联系着眼球内各个组织。
因此在各种疾病发生时，血管系统的改变往往是其中最早的表现之一。
例如视网膜动脉阻塞（retinal artery occlusion）和视网膜静脉阻塞（retinal vein occlusion），容易导致视网膜中央动脉或中央静脉阻塞，病理性改变后的血管变细、变形或消失。
第8章 光学相干断层成像技术
第8章光学相干断层成像技术光学相干断层成像(Optical Coherence Tomography，OCT)是指利用光纤干涉仪和近红外线光源，通过成像光纤导丝提供冠状动脉的二维横截面图像和三维重建图像。
OCT技术最早应用于眼科相关检查，是目前分辨率最高的血管内成像技术，分辨率高达10μｍ。
2001年第一次应用冠状动脉内OCT技术进行检查。
OCT 具有超高的图像分辨率，可以达到10～15微米，比血管内超声(IVUS)要高l0倍，所以被称为是体内的组织学显微镜，相关数据见表1。
每年全球约有2000多万人突发急性冠状动脉综合征(ACS)和(或)心脏性猝死等心脏疾病。
罪犯血管病变--冠状动脉粥样斑块破裂以及继发的血栓形成被认为是引起ACS的主要启动机制。
因而，研究斑块破裂的机制，对易损斑块(vulnerable plaque)准确识别以及探索有效稳定易损斑块的方法具有重要的临床意义。
心脏介入药物支架的患者应用这种“显微镜”可以准确评价药物洗脱支架置入术后3个月、6个月以上的内膜增生情况，并做出抗血小板药物持续时间的日程表，评价支架的远期疗效，减轻患者的经济负担。
OCT可精确地对易损斑块进行鉴别，在评价药物或介入治疗对斑块及血管形态的影响、支架扩张、贴壁情况及内膜增生程度等方面也具有重要价值。
一、OCT的成像原理OCT技术是以近红外线为光源，通过比较光从不同深度不同类型组织反射后回到测量导丝的时间进行成像。
由于光的传播速度为3×108ｍ/ｓ，现有电子设备不能直接测量，需要利用光的干涉原理进行成像，因此被称为光学相干断层成像。
OCT利用宽带光源的短程相干特性对活体组织内部结构断层成像，似于超声成像，都是通过测反射或散射回来的信号回波来获得物体的形貌图像， OCT用的是红外线而非声波。
OCT系统可以产生超短光脉冲或低相相干光波，发射到样品上，用光线被反射回的时间或回波延迟时间来测量距离，回波强度用来描绘深度。
光学相干断层扫描技术(OCT)介绍
4.可以对眼底的病变位置进行精确的定位，从而提高眼科疾病的诊治水平， 给眼科手术等高精的治疗手段提供准确的帮助。
5.可以对手术后的病体恢复情况进行准确的成像和检测，观察手术 后的效果和实时恢复状况。
正常黄斑部视网膜分层图像
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
几种常见的黄斑部病变扫描
五、总结
OCT技术以其非接触性和非 破坏性、有极高的探测灵敏度与 噪声抑制能力、高分辨率无损伤 和在体检测上对活体组织无辐射 等优越性以及造价低、结构简单 等优点，在材料科学和生物医学 等领域的无损检测方面有着重要 的应用价值和广阔的发展前景。
四、OCT检查的目的
1.眼科OCT检测仪可以对视网膜进行实时的断层成像和定量分析，可以有 效的对中心性浆液性视网膜脉络膜病变、糖尿病性视网膜病变、视网膜中 央动（静）脉阻塞、视网膜前膜病变等病理进行检查、定位和定量分析。 2.眼科OCT检测仪可以对视神经纤维层厚度分析及视神经乳头结构析，有 助于青光眼的早期诊断和治疗，这是其他检测技术很难达到的。 3.眼科OCT检测仪可以确切而直观的获得眼底断层信息，可以准确判断黄 斑裂孔、黄斑囊样水肿、老年性黄斑变性等疾病，并通过检验报告直观而 有力的反映出来。
三、OCT在眼科的应用
OCT是一种新的光学诊断技术，可进行活体眼组织 显微镜结构的非接触式、非侵入性断层成像。OCT是超 声的光学模拟品，但其轴向分辨率取决于光源的相干特 性，可达10um ,且穿透深度几乎不受眼透明屈光介质的 限制，可观察眼前节，又能显示眼后节的形态结构，在 眼内疾病尤其是视网膜疾病的诊断，随访观察及治疗效 果评价等方面具有良好的应用前景。
OCT专业全称又叫光学相关断层扫描。是最近几年 应用于眼科的新型技术。OCT是一种非接触、高分辨率 层析和生物显微镜成像设备。它可用于眼后段结构（包 括视网膜、视网膜神经纤维层、黄斑和视盘）的活体上 查看、轴向断层以及测量，是特别用作帮助检测和管理 眼疾（包括但不限于黄斑裂孔、黄斑囊样水肿、糖尿病 性视网膜病变、老年性黄斑变性和青光眼）的诊断设备。 OCT现在分为时域和频域两类，其实各有优缺点。时域 OCT性价比高，足以完成大多数眼底及青光眼疾病的检 查。而且技术比较成熟。
光学相干断层扫描
光学相干断层扫描维基百科，自由的百科全书指尖的光学相干断层扫描图像。
光学相干断层扫描（英文: Optical coherence tomography，简称OCT）是一种光学信号获取与处理的方式。
它可以对光学散射介质如生物组织等进行扫描，获得的三维图像分辨率可以达到微米级。
光学相干断层扫描技术利用了光的干涉原理，通常采用近红外光进行拍照。
由于选取的光线波长较长，可以穿过扫描介质的一定深度。
另一种类似的技术，共焦显微技术，穿过样品的深度不如光学相干断层扫描。
光学相干断层扫描使用的光源包括超辐射发光二极管与超短脉冲激光。
根据光源性质的不同，这种扫描方式甚至可以达到亚微米级的分辨率，这时需要光源的频谱非常宽，波长的变化范围在100纳米左右。
光学相干断层扫描技术是光学断层扫描技术的一种。
目前比较先进的一种光学相干断层扫描技术为频域光学相干断层扫描，这种扫描方式的信噪比较高，获得信号的速度也比较快。
商用的光学相干断层扫描系统有多种应用，包括艺术品保存和诊断设备，尤其是在眼科中，这种断层扫描系统可以获取视网膜的细节图像。
最近，这种技术也被用于心脏病学的研究，以对冠状动脉的疾病进行诊断[1]。
目录[显示][编辑]简介一个肉瘤的光学相干断层扫描图像。
在全世界范围内，有数个研究组织从采用白光干涉对活体内人眼进行测量开始[2][3]对人体组织，尤其是眼睛的成像进行研究。
1990年的ICO-15 SAT 会议上，首先展示了一张基于白光干涉深度扫描原理的对活体内人眼眼底沿眼水平子午线的二维图像[4]。
1990年，丹野直弘对这个方案进行了进一步的研究[5][6]，随后日本山形大学的一位教授也对此展开了研究[7]。
这些研究使得光学相干断层扫描技术拥有了微米级的分辨率和毫米级的穿透深度，还拥有产生截面图像的能力，因此它成为一种重要的生物组织成像技术[8]。
1993年，首次采用光学相干断层扫描技术对活体内的视网膜结构成像[9][10]。
光热相位光学相干层析成像技术
光热相位光学相干层析成像技术理论说明1. 引言1.1 概述光热相位光学相干层析成像技术，简称光热OCT（Optical Coherence Tomography），是一种利用光的干涉原理进行高分辨率显微成像的无损检测技术。
它结合了传统的光学相干层析成像（OCT）和光热效应，可以提供细胞级别的组织结构及功能信息。
这项技术具有非侵入性、高分辨率、实时性等优点，因此在医学、生物科学和材料科学等领域得到广泛应用。
1.2 文章结构本文将首先介绍光热相位光学相干层析成像技术的基本原理，在此基础上探讨其技术发展历程，并分析其在不同领域中的应用前景。
其次，我们将详细介绍实验方法和数据分析过程，包括实验设备和材料、数据采集与处理方法以及计算机模拟与仿真技术的应用。
最后，通过对研究结果进行总结，我们将进一步讨论该技术的创新点以及存在的不足之处，并展望未来针对这些问题的研究方向。
1.3 目的本文的目的是全面阐述光热相位光学相干层析成像技术及其应用领域，在理论上提供相关知识和深入了解该技术在各领域中所取得的突破和发展。
通过对实验方法和数据分析的介绍，读者能够了解这项技术的操作流程并掌握从原始数据到成像结果之间的处理过程。
最后，我们希望通过对该技术创新点与不足之处以及未来研究方向的探讨，为进一步推动该领域的发展提供有价值的参考。
以上就是引言部分内容，接下来将进入正文部分。
2. 正文光热相位光学相干层析成像技术是一种基于光学相干层析成像（OCI）和光热效应的新型成像技术，具有非接触、无辐射、高分辨率等特点，并且适用于多种材料的表面和内部结构成像。
本节将从该技术的原理、发展历程以及应用领域与前景三个方面进行详细阐述。
2.1 基本原理光热相位光学相干层析成像技术是通过照射样品表面的激光束，利用光热效应产生的温度变化来探测样品内部结构信息。
在激光照射下，样品吸收能量并发生温升，导致局部折射率发生变化，从而改变了透射或反射的相位信息。
光学相干层析成像
光学相干层析成像光学相干层析成像（optical coherence tomography，简称OCT）是一种非侵入性的生物医学成像技术，主要应用于眼科和生物医学领域，用于观察和分析生物组织的内部结构和形态。
本文将从原理、应用和发展前景等方面介绍光学相干层析成像技术。
一、原理光学相干层析成像技术是基于光的干涉原理，通过测量光的干涉信号来获得样品的内部结构信息。
其基本原理是利用光学干涉来测量光的相位差，从而得到样品的深度信息。
具体而言，OCT系统会向样品发射一束光，一部分光被样品反射回来，另一部分光被参考光束反射回来。
通过对这两部分光进行干涉，测量两束光的相位差，就可以确定样品不同深度处的反射信号，从而重建出样品的内部结构。
二、应用1.眼科领域光学相干层析成像技术在眼科领域得到了广泛应用。
它可以高分辨率地成像眼部组织，如视网膜、角膜、虹膜等，用于早期诊断和治疗疾病，如黄斑变性、青光眼等。
同时，OCT技术还可以实时监测眼部手术过程，提高手术的安全性和准确性。
2.生物医学研究光学相干层析成像技术在生物医学研究中也发挥着重要作用。
它可以对小动物的器官、血管等进行高分辨率成像，用于研究疾病的发生机制和治疗效果评估。
此外，OCT技术还可以应用于药物研发过程中的毒性测试和药物吸收分布的研究。
三、发展前景随着技术的不断进步，光学相干层析成像技术在医学领域的应用前景十分广阔。
一方面，随着设备的不断改进，OCT系统的分辨率和成像速度将进一步提高，使得其在临床诊断中的应用更加广泛。
另一方面，光学相干层析成像技术与其他成像技术的结合，如光声成像、多光子显微镜等，将进一步拓展其应用领域，并为生物医学研究提供更多有价值的信息。
光学相干层析成像技术是一种非常有前景的生物医学成像技术。
它通过光的干涉原理，可以高分辨率地成像样品的内部结构，广泛应用于眼科和生物医学研究领域。
随着技术的不断发展，光学相干层析成像技术将为医学诊断和研究提供更多有力的支持，为人类健康事业做出更大的贡献。
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OCT，
开拓您的“视”界！
POSITION 导管和目标位置的关系
PURGE
PUFF
把血液从导管腔内清除
冒烟评估血液清除效果
PULLBACK! 回撤
OCT—冠脉影像新技术
OCT的应用背景 OCT的工作原理 OCT系统及操作介绍 OCT的临床应用 OCT的优势及展望
OCT的临床应用
支架术前：揭示冠脉斑块性质，发现易损
(distal 28 cm) with hydrophilic coating
Minirail tip compatible with .014” guidewire
Dragonfly Tip
Blue colored tip
Guidewire exit port Optical lens
Radiopaque markers 20 mm apart
工作原理
与声纳和雷达的原理类似，OCT测量的是光学反射波。
Dd
Object 2 Object 1
探测器所感知的两个波反射回 来所需时间的差异， 反映了导致波反射的两个界面与发光源距离的差异。
时间依赖（M2/M3工作原理）
频率依赖（C7工作原理）
OCT—冠脉影像新技术
OCT的应用背景 OCT的工作原理 OCT系统及操作介绍 OCT的临床应用 OCT的优势及展望
光学相干断层成像
OCT
OCT—冠脉影像新技术
OCT的应用背景 OCT的工作原理 OCT系统及操作介绍 OCT的临床应用 OCT的优势及展望
应用背景
造影诊断
冠心病
应用背景
怎样识别易损斑块？
纤维脂质斑块
薄纤维帽（厚度<65μm）
薄纤维帽
较大的脂质核心
纤维帽周围有炎性细胞浸润
导丝入口是蓝色头端. 出口在近端marker的远端
Lens located at end of torque wire
Proximal marker
导管进入和定位
Dragonfly导管的定位 取决于造影狭窄的位置 2个marker间距离 20mm 光学成像镜 距离近端 marker 5mm
横向 225µ m 纵向 150um
每帧线数：256 回撤速度：0.5 or 1.0 mm/秒 扫描直径：10-15mm 黑白图片
•分辨率： 横向 19µ m （3mm血管） 纵向 15um •帧数/秒：100 •每帧线数：500 •回撤速度：20/25 mm/秒 •扫描直径：10mm •彩色图片 •学习曲线短
OCT—冠脉影像新技术
OCT的应用背景 OCT的工作原理 OCT系统及操作介绍 OCT的临床应用 OCT的优势及展望
工作原理
OCT (Optical Coherence Tomography)
光学相干断层成像技术 ，是一种高分辨率的
影像学技术。它利用近红外光，可探查生物 组织内微米级结构。
•C7 结构图
操作者监视器
术者监视器 键盘 DOC
DOC
移动托盘 连接板 电源开关
CD/DVD 光驱 鼠标 面板
转轮锁 主电源电缆接口 主电源开关 出风口
病例架
DOC
Laser Emission Symbol Stop Button
Unload Button
Load LED Pullback Position LED’s Pullback Button
建议的高压注射泵: Medrad Avanta or Acist CVi
临床步骤和准备
1. 取出导管 2. 湿纱布擦拭导管，激活 亲水涂层 3. 用有3ml的造影剂的注射 器轻柔的推注 4. 直到有3滴造影剂从导管 头端滴出 5. 保留注射器，以便以后 再次操作
Don’t touch inner fiber optics!
学习曲线长
OCT的优势及展望 OCT的主要优势：
高分辨率，可以清晰辨别斑块性质，识别
易损斑块
目前唯一能精确提供支架贴壁及内膜增生
信息的影像工具
OCT的优势及展望 OCT的应用价值：
•揭示冠脉斑块形态及性质
区分钙化、纤维及脂质斑块
•发现易损斑块
测量薄纤维帽厚度；发现斑块破口
•帮助识别各种血栓
鉴别红、白血栓
Advance Button
C7-XR Dragonfly™ Imaging Catheter
Optical fiber quickconnect
Insertable length: 135 cm with hydrophilic coating
Purge port with 3ml syringe 2.7 Fr tip diameter
3.识别各种血栓
血栓
OCT的临床应用
红血栓
白血栓
OCT的临床应用
4.指导进行支架置入术
检查支架贴壁情况
支架贴壁不良
OCT的临床应用
4.指导进行支架植入术
OCT能发现斑块脱垂
OCT的临床应用
5.进行支架术后随访
晚期支架内血栓
雷帕霉素药物支架 6个月随访
OCT的临床应用
5.进行支架术后随访
支架内内膜增生
斑块，辨别红血栓、白血栓
支架术中：观察支架贴壁情况，发现内膜
撕裂和斑块脱垂
支架术后：随访了解支架内皮修复、内膜
增生及血栓形成
OCT的临床应用
1.揭示斑块形态和性质
冠状动脉：三层结构
外膜 中膜 内膜 外膜 中膜+内膜
OCT的临床应用
1.揭示斑块形态和性质
intima
media
adventitia
Pullback length: 55mm
Lens Markers 20 mm apart
Pullback 准备: Purging
如果血液进入导管腔内,用注射器推造影剂冲洗
Blood
Purged
Pullback 准备: Puff 冒烟
冒烟评估血液清除是否满意
边缘有血液湍流
理想的清除效果
4个 P
•观察支架术后即时效果
了解支架贴壁情况
•进行支架术后随访
支架内皮修复、内膜增生及血栓形成
OCT的优势及展望
OCT有望成为评价易损斑块、评价支架治疗效
果的理想手段。
目前，OCT可以对预先选择冠脉节段的斑块进 行细致的结构分析。
不久的将来，OCT将不仅仅可以提供长血管壁
的详细结构信息，也将可以提供血管内的血流动 力学及显微动力学的完整信息。
~0.07mm
雷帕霉素药物支架 6个月随访
OCT的临床应用
5.进行支架术后随访
Cypher支架10个月随访
OCT—冠脉影像新技术
OCT的应用背景 OCT的工作原理 OCT系统及操作介绍 OCT的临床应用 OCT的优势及展望
OCT的优势及展望
IVUS与OCT
分辨率： （3mm血管） 帧数/秒：30
富含脂质核心
应用背景
临床上需要能 识别斑块性质的血
管内影像设备辅助诊断。
应用背景
1991年，美国麻省理工大学（MIT）的Fujimoto 教授的研究小组在科学杂志（ Science ）上首次 报导了关于OCT的开创性工作。 OCT 系统的成像速度、图像分辨率和信噪比等 性能得到不断的提高。
OCT的临床应用
1.揭示斑块形态和性质
冠脉造影 发现病变部位
OCT的临床应用
1.揭示斑块形态和性质
IVUS影像
可疑病变？ 破裂斑块？
OCT的临床应用
1.揭示斑块形态和性质
OCT清楚显示
破裂斑块！
OCT的临床应用
1.揭示斑块形态和性质
纤维斑块
丰富均一的高信号区
纤维斑块 纤维斑块
钙化斑块
边界清晰，不均一的低信号区
~5mm
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 临床手术过程
C7和 Dragonfly 导管准备 Dragonfly 放到位 获得图像
打开电源
Press power button
The main screen will appear
选择一个病例
选择设置
高压注射泵设置
100% 造影剂 4 ml/sec 14 ml 弹丸式注射 压力设定: 300 psi 0.0 sec rise time
钙化 脂池 钙化 脂池
脂质斑块
边界模糊，均一的低信号区
OCT的临床应用
纤 维 斑 块
OCT的临床应用
钙 化 斑 块
OCT的临床应用
脂 质 斑 块
OCT的临床应用
2.发现易损斑块
组织学
纤维脂质斑块
OCT
薄纤维帽
富含脂质核心
OCT的临床应用
2.发现易损斑块
OCT能敏锐发现斑块破裂
纤维帽破口
OCT的临床应用
OCT 技术在眼科领域对眼底和视网膜病变的临 床观察方面得到了广泛应用。在消化系统、循环 系统的临床应用都得到了很好的开发。
应用背景
1998 年， Lightlab Imaging(LLI) 公司成立，开始开发 OCT在冠状动脉成像方面的应用。 LLI 的 知 识 产 权 来 自 于 MIT, Harvard University, Massachusetts General Hospital, Tufts University, Medtronic, and the Zeiss Foundation，拥有多项专利。 2002年7月31日，Lightlab成为Goodman的子公司。 2010年，ST.Jude收购Lightlab。