研究應(yīng)用：光學(xué)相干層析成像技術(shù)在器官疾病診斷上的發(fā)展與應(yīng)用

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的核掃描、正電子發(fā)射斷層掃描（PET）和磁共振成像（MRI）技術(shù)在提供組織形態(tài)和功能信息方面廣泛應(yīng)用，但在分辨率或成像深度上存在缺點(diǎn)。OCT技術(shù)基于低相干干涉原理，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨率和大深度成像。

OCT是一種非接觸、非侵入、無損傷的影像技術(shù)，結(jié)合了高縱向分辨率和高橫向分辨率，可實(shí)現(xiàn)與活體組織病理學(xué)觀察相同的作用。采用低能量近紅外光源作為探測(cè)光，結(jié)合非損傷方式進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)，不會(huì)對(duì)生物組織造成損傷，還能結(jié)合圖像采集分析處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)三維成像和定量分析，為醫(yī)生診斷提供便利。

吉林省的蘇李、宋凱文團(tuán)隊(duì)在《紅外與激光工程》發(fā)表綜述文章，介紹了經(jīng)典OCT成像技術(shù)及其相關(guān)醫(yī)療應(yīng)用技術(shù)，如SD-OCT、SS-OCT、aOCT、PS-OCT和D-OCT等，在呼吸系統(tǒng)、口腔、腦組織和腎臟等主要器官疾病檢測(cè)中的應(yīng)用。

OCT在氣道相關(guān)應(yīng)用

呼吸道疾病和氣道功能障礙會(huì)影響患者的生活質(zhì)量，OCT成像技術(shù)在氣道疾病的診斷中具有重要作用。

氣道

阻塞性睡眠呼吸暫停（OSA）：OSA是一種常見的睡眠呼吸障礙，其特征是睡眠期間上氣道的反復(fù)關(guān)閉。OCT可測(cè)量上氣道維度，如口徑和體積，揭示氣道塌陷的病理生理學(xué)，還能結(jié)合內(nèi)窺鏡成像探針生成上氣道的定量實(shí)時(shí)圖像，確定形狀和大小。新的LR-OCT系統(tǒng)可生成人體上氣道的精確3D解剖結(jié)構(gòu)模型，用于確定阻塞部位。aOCT可獲取氣道橫截面積（CSA）以及前后（AP）和橫向直徑，還能解析由于外部因素導(dǎo)致的氣道大小和形狀的動(dòng)態(tài)變化。SS-aOCT可用于上氣道管腔成像，展示氣道幻影的精確3D管腔重建。

聲門下顯微解剖：目前，沒有成像模態(tài)能在兒童插管時(shí)對(duì)聲門下顯微解剖進(jìn)行體內(nèi)表征以識(shí)別聲門下狹窄（SGS）的早期跡象。FD-OCT可用于長(zhǎng)期插管且有獲得聲門下狹窄（SGS）風(fēng)險(xiǎn)的新生兒聲門下的連續(xù)監(jiān)測(cè)，識(shí)別聲門下的隱匿性上皮下病理，幫助新生兒科醫(yī)生管理氣道，減少聲門下潰瘍和瘢痕形成的發(fā)生率。

氣道重塑和哮喘：慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者氣道壁成分的結(jié)構(gòu)變化和增厚（即氣道重塑）會(huì)導(dǎo)致許多不良后果。極化敏感OCT（PS-OCT）結(jié)合內(nèi)窺鏡成像探針可檢測(cè)哮喘患者的平滑肌結(jié)構(gòu)和功能，為哮喘患者氣道平滑肌重塑的機(jī)制提供了體內(nèi)見解。

煙霧和化學(xué)誘導(dǎo)的氣道損傷：吸入性損傷的診斷是現(xiàn)代燒傷護(hù)理中一個(gè)尚未解決的主要問題，成像氣道壁的亞表面結(jié)構(gòu)對(duì)于檢測(cè)氣道損傷期間的異常非常重要。煙霧暴露和吸入風(fēng)險(xiǎn)會(huì)導(dǎo)致氣道充血、水腫、脫落和壞死，氣道黏膜厚度、黏液分泌和氣道管腔變形等病理生理信息可提供呼吸疾病的早期診斷和預(yù)測(cè)。

改進(jìn)的LR-OCT系統(tǒng)可用于定性和定量評(píng)估煙霧吸入損傷的進(jìn)展，實(shí)時(shí)進(jìn)行接近組織學(xué)等級(jí)的氣道評(píng)估。OCT還可用于定量測(cè)量氣道黏膜區(qū)域的急性和長(zhǎng)期厚度變化，研究各種治療干預(yù)在煙霧吸入和其他氣道損傷中的有效性。此外，OCT可用于研究CF患者上氣道黏膜的體內(nèi)成像，以及區(qū)分人氣道的復(fù)合微結(jié)構(gòu)層并確定原位形態(tài)變化。

肺

用于人類支氣管氣道的診斷成像模態(tài)在分辨率和組織穿透深度方面不足以檢測(cè)早期形態(tài)變化并區(qū)分實(shí)時(shí)腫瘤病理與非特異性畸變。OCT可用于實(shí)時(shí)近組織學(xué)成像支氣管內(nèi)病理，有望用于肺癌監(jiān)測(cè)應(yīng)用的診斷和治療，還能夠評(píng)估和區(qū)分肺實(shí)質(zhì)與肺結(jié)節(jié)，為特發(fā)性肺纖維化（IPF）的診斷和治療提供支持，也可用于檢測(cè)和測(cè)量煙霧吸入和燒傷后氣道黏膜厚度的區(qū)域變化，對(duì)急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）的早期診斷具有潛力。

OCT有助于呼吸疾病的診斷，可對(duì)呼吸道內(nèi)部進(jìn)行成像，用于手術(shù)過程中并測(cè)量呼吸道厚度。科學(xué)家設(shè)計(jì)了如LR-OCT等高成像范圍的OCT變體，OCT在臨床應(yīng)用中對(duì)許多肺部疾病的診斷起著最重要的作用。

OCT在口腔相關(guān)應(yīng)用

口腔組織
人類口腔等腔體內(nèi)的疾病是一個(gè)普遍而重大的醫(yī)療保健問題，對(duì)有效的診斷工具需求很高。使用3D OCT圖像和相應(yīng)的3D血管灌注圖可識(shí)別健康人體各種腔組織區(qū)域的特征組織解剖結(jié)構(gòu)和微血管結(jié)構(gòu)，SD-OCT系統(tǒng)和口腔成像探針可用于可視化人口腔的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)和微血管OCT微血管造影可用于組織內(nèi)的功能性血流成像。

口腔癌
口腔癌是全球第六大常見癌癥，主要見于中低收入國(guó)家。OCT可檢測(cè)到癌組織中健康黏膜結(jié)構(gòu)的破壞，在腫瘤的早期診斷和精確引導(dǎo)切除活檢方面具有潛力，但目前作為快速癌癥篩查技術(shù)的應(yīng)用有限。熒光圖像引導(dǎo)的OCT探針和可移動(dòng)的OCT成像系統(tǒng)可用于口腔癌的篩查和診斷，PS-OCT儀器可用于口腔內(nèi)的廣域體內(nèi)成像。

牙科
牙科對(duì)OCT的研究已成為一個(gè)重要的研究方向。OCT系統(tǒng)可幫助牙醫(yī)實(shí)時(shí)評(píng)估剩余牙本質(zhì)厚度，避免在牙科手術(shù)中打開牙髓腔。

OCT可用于鼻腔和支氣管疾病監(jiān)測(cè)，對(duì)口腔疾病的診斷可進(jìn)行無創(chuàng)實(shí)時(shí)的組織采集和血管3D成像。

OCT在內(nèi)臟器官相關(guān)應(yīng)用

腎臟
OCT可對(duì)完整的人體腎臟進(jìn)行無創(chuàng)、及時(shí)的高分辨率3D成像，展示使用OCT對(duì)供體腎臟結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像的潛力，評(píng)估器官活力或?qū)�急性腎損傷的反應(yīng)，在確定腎細(xì)胞癌方面具有高診斷率，還可用于成像腎微結(jié)構(gòu)，確定急性腎小管壞死（ATN）的程度，檢測(cè)健康和腎炎小鼠腎臟之間的組織特性差異。

腦組織
OCT血管造影術(shù)對(duì)腦灌注的準(zhǔn)確量化對(duì)于理解腦血管病理生理學(xué)很重要，3D多普勒OCT（D-OCT）可用于確定高血壓大鼠在應(yīng)激相關(guān)腦出血發(fā)展不同階段的動(dòng)脈和靜脈腦循環(huán)變化的特殊性，OCT還可用于顯示腦動(dòng)脈壁，研究血管壁與血流之間的流體結(jié)構(gòu)相互作用，以及對(duì)小鼠中動(dòng)脈閉塞的腦血流灌注進(jìn)行評(píng)估。此外，多普勒OCT技術(shù)可用于對(duì)小鼠體內(nèi)水中毒模型進(jìn)行3D成像和分析腦血流，檢測(cè)體內(nèi)光學(xué)變化的發(fā)生。

皮膚
SD-OCT系統(tǒng)可用于檢測(cè)健康皮膚和不同皮膚病變（如發(fā)育異常（AK）、鮑文�。˙D）和基底細(xì)胞癌（BCC））的皮膚結(jié)構(gòu)成像，OCT和多普勒OCT可通過手持探針快速分辨淺表皮中的毛細(xì)血管形態(tài)，OCT還可用于提供可靠的定量皮膚表面粗糙度，振動(dòng)OCT可用于表征皮膚細(xì)胞外基質(zhì)的大分子成分。

腸道和胃部器官
OCT可用于食管切除和胃管重建術(shù)中的血流檢測(cè)，成像和量化灌注，SD-OCT可用于成像腸道黏膜細(xì)胞的細(xì)胞級(jí)結(jié)構(gòu)，超高速內(nèi)鏡OCT成像系統(tǒng)可用于臨床胃腸病學(xué)，實(shí)現(xiàn)微血管的3D可視化。

OCT可高分辨率成像神經(jīng)和血管的橫截面，為解決腦損傷提供幫助，有效提高血管血流的三維成像靈敏度并成像腦水腫模型，為臨床醫(yī)生和研究人員提供人體皮膚的微米分辨率橫截面圖像，顯示皮膚定量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和體積皮膚解剖結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)顯示微觀結(jié)構(gòu)以檢測(cè)腎細(xì)胞癌，SD-OCT可用于成像腸道黏膜細(xì)胞以解決胃部問題。

總結(jié)與展望
OCT技術(shù)在多個(gè)器官疾病的診斷中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，為臨床診斷提供了豐富的信息。與傳統(tǒng)的成像技術(shù)相比，OCT具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崟r(shí)、無創(chuàng)地獲取組織的微觀結(jié)構(gòu)和功能信息，為疾病的早期診斷和治療提供了有力的支持。未來，隨著OCT技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，它將在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為人類健康帶來更多的福祉。


內(nèi)容來源：

蘇李,宋凱文,呂沛桐,王浩然,孫銘陽,張曉彤,張?zhí)扈?光學(xué)相干層析成像技術(shù)在器官疾病診斷上的應(yīng)用[J].紅外與激光工程,2022,51(10):20210803.Li Su,Kaiwen Song,Peitong Lv,Haoran Wang,Mingyang Sun,Xiaotong Zhang,Tianyu Zhang.Optical coherence tomography technology for diagnosis of diseases in organs[J].Infrared and Laser Engineering,2022,51(10):20210803.