凌云技術(shù)分享：超高分辨率光學相干斷層掃描（UHR-OCT）與SuperK超連續(xù)譜光源

  超高分辨率光學相干斷層掃描(UHR-OCT)是一種非常寶貴的工具，可實現(xiàn)樣品的微米級橫截面或3D成像。主要應(yīng)用于醫(yī)學中的組織分析，制造中亞微米結(jié)構(gòu)的可視化等。

  高分辨率光學顯微鏡能研究樣品的表面或淺層，光學相干斷層掃描(OCT)相比于高分辨率光學顯微鏡來說，還能夠?qū)φ谘芯康臉悠愤M行橫截面或3D成像，這是OCT技術(shù)的一個巨大的優(yōu)勢?？傊甇CT具有非接觸、非侵入、成像速度快(實時動態(tài)檢測)、無損傷、無輻射等諸多優(yōu)點。

  OCT成像原理是20世紀90年代逐步發(fā)展而成的一種新的三維層析成像技術(shù)。在過去的20多年中，OCT已發(fā)展成為眼科學中必不可少的成像工具，尤其是對視網(wǎng)膜和周圍組織的詳細分析。當然OCT的應(yīng)用也不僅局限于眼科學，在眼科領(lǐng)域之外，人們也用OCT進行了越來越多的研究。

  OCT有幾種不同的實現(xiàn)方式：

  — 時域OCT(TD-OCT)

  — 頻譜域OCT(SD-OCT)也稱為傅里葉域OCT(FD-OCT)

  SD-OCT還可以分為：

  — 基于光譜儀的OCT(Sp-OCT)，其中使用寬帶光源(例如SuperK超連續(xù)譜光源)來產(chǎn)生干涉光譜，并使用高速光譜儀檢測，通常具有數(shù)千像素和亞納米光學分辨率

  — 掃描源OCT(SS-OCT)，其中可調(diào)諧光源快速掃描相關(guān)光譜范圍，并且干涉儀的光譜響應(yīng)由單個或平衡檢測器檢測。

  這些技術(shù)中的每一種都有不同的優(yōu)點和缺點，這使得它們或多或少地與特定應(yīng)用相關(guān)。

  SuperK超連續(xù)譜光源可用于所有上述實現(xiàn)方式中。對于SS-OCT，SuperK超連續(xù)譜光源可與快速掃描帶通濾波器一起使用，以有效掃描中心波長。而大多數(shù)SuperK超連續(xù)譜光源已經(jīng)應(yīng)用于基于光譜儀檢測(Sp-OCT)的SD-OCT。

  NKT Photonics公司的SuperK超連續(xù)譜光源提供了與UHR-OCT相關(guān)的幾個關(guān)鍵參數(shù)：

  — 極高的光學帶寬

  — 出色的空間連貫性

  — 高光功率密度

  — 低噪聲

圖：NKT Photonics公司SupeK EXTREME OCT系列低噪聲超連續(xù)譜光源

圖：SupeK EXTREME OCT系列超連續(xù)譜光源典型輸出光譜

圖：SupeK EXTREME OCT系列超連續(xù)譜光源相對強度噪聲曲線(RIN噪聲)

  使用SuperK超連續(xù)譜光源的OCT應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)量正在迅速增加。同時，NKT Photonics公司還有豐富的濾波配件可供選擇。例如專用于OCT系統(tǒng)的可見紅外分光濾波器(OCT-SPLIT)等。

圖：NKT Photonics公司OCT-SPLIT濾波器

圖：通過OCT-SPLIT濾波器后的透過率曲線

  SuperK超連續(xù)光源應(yīng)用于OCT的論文如下：

  1、Simultaneous optical coherence tomography and lipofuscin autofluorescence imaging of the retina with a single broadband light source at 480nm by Minshan Jiang, Tan Liu, Xiaojing Liu, and Shuliang Jiao, published in Biomedical Optics Express, Vol. 5, Issue 12, pp. 4242-4248 (2014)

  2、All fiber ultra-high resolution Fourier domain optical coherence tomography for old master paintings By Chi Shing Cheung, Marika Spring and Haida Liang

  3、Feasibility of the Assessment of Cholesterol Crystals in Human Macrophages Using Micro Optical Coherence Tomography By Manabu Kashiwagi, Linbo Liu, Kengyeh K. Chu, Chen-Hsin Sun, Atsushi Tanaka, Joseph A. Gardecki, Guillermo J. Tearney, published in PLoS ONE 9(7) (2014).

  4、Ultra-high-resolution and ultra-high-sensitive optical micro-angiography based on supercontinuum light source By Zhongwei Zhi, Lin An, Jia Qin and Ruikang K. Wang, published in SPIE proceedings Vol. 7889 (2011).

  5、Non-invasive imaging and monitoring of rodent retina using simultaneous dual-band optical coherence tomography By Peter Cimalla, Anke Burkhardt, Julia Walther, Aline Hoefer, Dierk Wittig, Richard Funk and Edmund Koch, published in SPIE proceedings Vol. 7889 (2011).

  6、Simultaneous dual-band optical coherence tomography in the spectral domain for high resolution in vivo imaging By Peter Cimalla, Julia Walther, Mirko Mehner, Maximiliano Cuevas, and Edmund Koch, published in Optics Express, Vol. 17, Issue 22, pp. 19486-19500 (2009)

  7、Phase-dispersion light scattering for quantitative size-imaging of spherical scatterers By Tasshi Dennis, Shellee D. Dyer, and Andrew Dienstfrey

  8、Shear ?ow-induced optical inhomogeneity of blood assessed in vivo and in vitro by spectral domain optical coherence tomography in the 1.3 μm wavelength range By Peter Cimalla, Julia Walther, Matthaeus Mittasch and Edmund Koch

  9、Gangnus, Sergei V., and Stephen J. Matcher. “Visible-light OCT spectrometer for microvascular oximetry.” Proceedings of SPIE, the International Society for Optical Engineering. Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, 2008.