光學(xué)相干斷層掃描（OCT）對(duì)醫(yī)學(xué)成像的影響相當(dāng)大，尤其是在眼科領(lǐng)域，OCT已成為一種標(biāo)準(zhǔn)的臨床程序。

維也納醫(yī)科大學(xué)（Medical University of Vienna）在2021年的一份市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告預(yù)測(cè)，2023年OCT的全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到15億美元，并指出市場(chǎng)包括手持式OCT裝置和新的終端用途，以及已建立的集成系統(tǒng)。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，新型光源將在OCT市場(chǎng)增長(zhǎng)和更多便攜式系統(tǒng)的使用中發(fā)揮重要的作用，維也納醫(yī)科大學(xué)的一個(gè)研究項(xiàng)目現(xiàn)已開發(fā)出一種新型垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL），旨在為掃頻OCT提供更便宜的光源。

據(jù)Optics Letters期刊上發(fā)表的論文（Thermally tuned VCSEL at 850?nm as a low-cost alternative source for full-eye SS-OCT）報(bào)道，這種VCSEL光源可能會(huì)導(dǎo)致OCT裝置的成本足夠低且易于使用，從而可以在眼科診所外甚至在患者家中進(jìn)行眼科測(cè)試。

維也納醫(yī)科大學(xué)Leitgeb & Drexler研究實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目成員Milana Kendrisic說道：“OCT已成為眼科診斷和監(jiān)測(cè)青光眼、黃斑變性和糖尿病相關(guān)視網(wǎng)膜病變等疾病的標(biāo)準(zhǔn)成像技術(shù)。”

“然而，激光源的價(jià)格和OCT系統(tǒng)的復(fù)雜性阻礙了它在診所和醫(yī)院之外的可及性，特別是對(duì)于家庭護(hù)理或即時(shí)診斷的使用。我們希望開發(fā)一種低成本的OCT裝置，可以用于在全科醫(yī)生辦公室、藥房甚至超市進(jìn)行眼科檢查，而無需去看眼科醫(yī)生。”Milana Kendrisic繼續(xù)補(bǔ)充說。

眾所周知，盡管傳統(tǒng)VCSEL二極管的特性通常意味著輸出波長(zhǎng)會(huì)受到工作溫度等外部因素的不利影響，但是VCSEL掃頻光源（swept source）技術(shù)仍然是提高OCT波長(zhǎng)掃描速度和成像能力的途徑。

維也納醫(yī)科大學(xué)的研究項(xiàng)目旨在利用這種通常不需要的溫度漂移效應(yīng)，通過調(diào)制VCSEL注入電流來改變工作溫度，并有意引起發(fā)射激光的波長(zhǎng)變化。

Milana Kendrisic表示：“我們通過在短時(shí)間內(nèi)將驅(qū)動(dòng)電流增加到超出其原始規(guī)格的高值來有意引起工作溫度變化。接下來是一段冷卻期，以避免激光二極管材料的退化。這使得我們可以在比其它方式更寬的帶寬上調(diào)諧激光二極管。”

盡管VCSEL以前曾在OCT系統(tǒng)中用作光源，但是根據(jù)維也納醫(yī)科大學(xué)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的說法，該系統(tǒng)并不是為眼睛成像而專門設(shè)計(jì)的。為了適應(yīng)眼睛的部分含水情況，使用工作在850納米波長(zhǎng)的VCSEL來避免在光線穿過眼睛到達(dá)視網(wǎng)膜并返回探測(cè)器時(shí)被水強(qiáng)烈吸收。然后，采用數(shù)值方法有助于圖像重建。

根據(jù)該研究團(tuán)隊(duì)介紹，在對(duì)志愿者眼睛的試驗(yàn)中，新型VCSEL平臺(tái)以25kHz和50kHz的頻率獲得了從角膜到視網(wǎng)膜的全眼掃描，并采集了眼軸長(zhǎng)度和前房深度等生物特征信息，其軸向精度與商業(yè)OCT系統(tǒng)相當(dāng)。

研究人員表明，VCSEL可以作為OCT系統(tǒng)的低成本掃頻光源，先進(jìn)的后處理算法被用于改善生成的圖像

成本較低的OCT光源可以允許對(duì)患有年齡相關(guān)性黃斑變性或糖尿病等疾病的患者進(jìn)行家庭治療監(jiān)測(cè)。維也納醫(yī)科大學(xué)的研究項(xiàng)目設(shè)想患者最終能夠從保險(xiǎn)公司租用易于使用的OCT設(shè)備。

“雖然基于VCSEL的OCT系統(tǒng)在成像質(zhì)量方面有一些局限性，但其仍有潛力擴(kuò)大診斷成像的范圍，并在傳統(tǒng)OCT系統(tǒng)可能無法獲得或負(fù)擔(dān)不起的地區(qū)改善患者護(hù)理。”Milana Kendrisic說道，“降低OCT設(shè)備的價(jià)格將使該技術(shù)更容易引入其他應(yīng)用領(lǐng)域。

審核編輯：劉清