光學相干斷層掃描技術是近年來逐步發展起來的一種極具潛力的新型層析成像技術，特別是生物組織活體檢測和成像方面具有很大的應用前景，已嘗試在眼科、牙科和面板科的臨床診斷中應用，是繼 X-CT 和 MRI 技術之後的又一大技術突破，近年來已得到了迅速的發展，在臨床診療與科學研究中獲得了廣泛的應用。

OCT利用弱相干光干涉儀的基本原理，基於低相干干涉原理獲得深度方向的層析，檢測生物組織不同深度層面對入射弱相干光的背向反射或幾次散射訊號，其包含樣品光和參考光，兩個光路訊號中反射或反向散射的光線在光纖耦聯器被重新整合為一束併為探測器所探測，對不同深度組織所產生的反向散射強度和延擱時間進行測量，透過掃描來重構生物組織二維或三維結構影象，其訊號對比度源於生物組織或材料內部光學反射（散射）特性的空間變化，使人能透過影象清晰地看到病變血管或組織等的實際大小、形狀特點及病變情況等。如圖1為一次掃描即可得到的清晰OCT血管成像，圖2為人眼活體眼底大視場OCT斷層成像。

圖1：OCT血管成像 （來源：百度）

圖2：OCT斷層成像 （來源：百度）

目前OCT分為兩大類：時域OCT（TD-OCT）和頻域OCT（FD-OCT）。時域OCT是把在同一時間從組織中反射回來的光訊號與參照反光鏡反射回來的光訊號疊加、干涉，然後成像。頻域OCT的特點是參考臂的參照反光鏡固定不動，透過改變光源光波的頻率來實現訊號的干涉。

OCT成像模式的核心部件包括寬頻光源、邁克爾遜干涉儀和光電探測器，其軸向解析度取決於寬頻光源的相干長度，一般可以達到1-10μm，而徑向解析度與普通光學顯微鏡類似，決定於樣品內部聚焦光斑的尺寸，一般也在微米量級。OCT具有非接觸、非侵入、成像速度快（實時動態成像）、探測靈敏度高等優點。

一、OCT斷層成像技術

1、時域光學相干層析成像術（TDOCT）

一般認為TDOCT屬於OCT的第一代技術，縱向採用時間/空間逐點掃描的機制會使成像速度受限，如圖3，TDOCT一般以邁克爾遜干涉儀為主體，光源發射寬頻近紅外線（中心波長1310um，頻寬40-50um），從光源發出的近紅外線透過光纖及探頭到達人體組織，組織反向散射回來的光波被探頭收集，利用單點探測器記錄寬頻光源（如超發光二極體）低相干干涉的時域訊號，同參考臂的光波訊號結合形成干涉。

透過參考臂的掃描，可實現樣品內部縱向資訊（深度方向）的逐點獲取，然後經過計算機解析，構建出顯示組織內部微觀結構的高解析度影象。但當且僅當參考臂與樣品臂的光程完全匹配的情況下，才能產生干涉訊號。

由於該掃描機制的限制，TDOCT的軸向線掃描速度（A-line）一般被限制在2-4kHz，極大的限制了TDOCT的成像速度。但是，由於其靈敏度不隨深度增加而衰減，TDOCT仍然常用於眼前節、冠狀動脈等需要較大量程的情況。

圖3： TDOCT系統示意圖 （來源：百度）

2、光譜

光學相干層析成像術（SDOCT）

SDOCT一般同樣以邁克爾遜干涉儀為主體，利用線陣相機同時記錄寬頻光源（如超發光二極體）的低相干干涉光譜訊號，透過傅立葉變換，實現樣品內部縱向資訊（深度方向）的並行獲取，如圖4所示。該技術不需要參考臂的機械掃描，A-line速度主要決定於相機的曝光頻率，一般可以達到幾十kHz，甚至數百kHz，是臨床眼科應用的主流技術。

圖4：SDOCT系統示意圖 （來源：百度）

3、掃頻光學相干層析成像技術（SSOCT）

如圖5所示，SSOCT一般也是以邁克爾遜干涉儀為主體，利用點探測器分時記錄寬頻掃頻光源的低相干干涉光譜訊號，透過傅立葉變換，實現樣品內部縱向資訊（深度方向）的並行獲取。該技術的成像速度主要決定於光源的掃頻頻率。得益於高速掃頻光源技術的發展，該OCT技術最高可以實現數MHz的縱向線掃描速度，具有良好的發展前景。

圖5：SSOCT系統示意圖 （來源：百度）

二、技術應用

1. 眼科的應用

OCT軸向解析度取決於光源的相干特性，可達10um ，且穿透深度幾乎不受眼透明屈光介質的限制，在臨床眼科中，OCT可以實現眼前節（角膜、房角、晶狀體等）、視網膜和脈絡膜等重要眼組織形態結構的活體三維成像，可用於糖尿病性視網膜病變、老年性黃斑變性和青光眼等疾病的診斷和治療。其在眼內疾病尤其是視網膜疾病的診斷，隨訪觀察及治療效果評價等方面具有良好的應用前景。

圖6：人眼OCT斷層成像（來源：百度）

2. 病理科的應用

OCT技術最重要的應用之一是探測人體軟組織的早期癌變。

癌症的早期診斷是挽救病人生命的關鍵，唯一確定的診斷方法是透過活組織檢查，問題是需要花費一定的診斷時間，且給出的結論與分析人員的經驗等主觀因素有很大關係，準確測定癌變區的邊界就更加困難。

OCT依據癌變組織具有與健康組織不同的光譜特性和結構，得到組織清晰的像，由此實時而準確地進行診斷。因為採用了計算機進行訊號處理，所得結果與操作人員的主觀因素無關。另外，OCT技術將成為對皮下組織病變進行實時診斷而無需活組織檢查的一種權威方法，但在此之前還需要更多的臨床試驗揭示其優點及待解決的問題。

在跨科手術方面，OCT可在去除腫瘤的手術過程中分析有無癌細胞。一般而言，外科醫生取出腫瘤周圍組織時，總是希望能清除所有的癌細胞。而被清除的腫瘤及周圍的組織會送至病理實驗室進行一週的分析，以做出手術後的書面報告。

由於OCT影像在組織學/病理學應用均為相同的解析度，因此手術室中的OCT系統能夠讓外科醫生在手術過程中精確地知道需要清除多少組織，同時留下安全邊緣，採用如此的做法便不會錯誤去除未感染癌症的組織，因而後續手術的費用及痛苦。OCT技術能夠讓醫生以組織學的解析度水平，實時看見影像，以便在第一次進行去除腫瘤的外科手術時做出更好的決定。

3. 拓展應用

隨著科技發展，將會有更多采用OCT技術的醫療應用，例如，OCT能夠搭配穿刺切片切除早期階段的小腫瘤。對於罹患乳癌的病患，OCT可搭配視覺及‘智慧’訊號處理技術，引導細針插入精確的腫瘤位置，以查明疑似感染的組織，儘可能減少手術的侵入性。對於心血管疾病患者，OCT可搭配極小型導管支架，更準確地找出血管內支架或檢查斑塊沉積。在這些型別的應用中，先進的數字訊號處理技術不僅能夠達到絕佳的影像畫質，而且能夠進行組織分類。

總結：

OCT可以用於冠狀動脈、消化道、呼吸道、腦皮層、癌症、面板等各種生物組織的成像及某些材料特性的檢測。

OCT 技術有非接觸性、非破壞性、極高的探測靈敏度與噪聲抑制能力、高解析度無損傷、對活體組織無輻射、造價低、結構簡單等優點。

OCT 技術正在向其他領域推進，特別是工業測量領域，如位移感測器、薄底片的厚度測量以及其他可以轉換成位移的被測物的測量等，其在材料科學和生物醫學等領域的無損檢測方面有著重要的應用價值和前景。