光學相幹層析(OCT)在眼科成像中扮演重要的角色，但是使用條件苛刻。OCT的使用徹底改變了用於(yu) 眼部內(nei) 科和外科醫療的診斷成像手段。眼科醫務人員現在通常使用OCT來檢測各種常見的眼部疾病，包括與(yu) 年齡相關(guan) 的黃斑變性(macular degeneration)、糖尿病視網膜病變(diabetic retinopathy)、青光眼(glaucoma)和角膜功能障礙(corneal dysfunction)。事實上，自OCT出現以來，它就在定義(yi) 這些疾病的診斷標準和推動治療決(jue) 策方麵發揮了重要作用。不幸的是，為(wei) 此目的而設計的臨(lin) 床 OCT 係統通常是隔離在眼科辦公室或大型眼科中心的專(zhuan) 用成像室中的大型台式(tabletop)儀(yi) 器。此外，它們(men) 需要用於(yu) 頭部定位、眼睛對準和運動抑製的機械頭部穩定裝置（例如，下巴托或前額支架），以及訓練有素的眼科醫務人員來操作。由於(yu) 當前OCT係統的便攜性差、有穩定性需求和對操作員技能有要求，因此OCT成像僅(jin) 限於(yu) 對眼科醫療環境中的合作患者進行非緊急評估。當前的OCT 不是在常規和緊急醫療環境中都可用的一般工具，而是眼科專(zhuan) 家的專(zhuan) 屬成像工具，受到成像工作空間和操作員障礙的限製。
博覽：2021Nature Biomedical Engineering基於(yu) 機械臂的掃描儀(yi) 對無外界支撐的個(ge) 體(ti) 眼睛無接觸OCT成像
技術背景：
光學相幹層析(OCT)在眼科成像中扮演重要的角色，但是使用條件苛刻。OCT的使用徹底改變了用於(yu) 眼部內(nei) 科和外科醫療的診斷成像手段。眼科醫務人員現在通常使用OCT來檢測各種常見的眼部疾病，包括與(yu) 年齡相關(guan) 的黃斑變性(macular degeneration)、糖尿病視網膜病變(diabetic retinopathy)、青光眼(glaucoma)和角膜功能障礙(corneal dysfunction)。事實上，自OCT出現以來，它就在定義(yi) 這些疾病的診斷標準和推動治療決(jue) 策方麵發揮了重要作用。不幸的是，為(wei) 此目的而設計的臨(lin) 床 OCT 係統通常是隔離在眼科辦公室或大型眼科中心的專(zhuan) 用成像室中的大型台式(tabletop)儀(yi) 器。此外，它們(men) 需要用於(yu) 頭部定位、眼睛對準和運動抑製的機械頭部穩定裝置（例如，下巴托或前額支架），以及訓練有素的眼科醫務人員來操作。由於(yu) 當前OCT係統的便攜性差、有穩定性需求和對操作員技能有要求，因此OCT成像僅(jin) 限於(yu) 對眼科醫療環境中的合作患者進行非緊急評估。當前的OCT 不是在常規和緊急醫療環境中都可用的一般工具，而是眼科專(zhuan) 家的專(zhuan) 屬成像工具，受到成像工作空間和操作員障礙的限製。
目前已經對OCT做了一定改進，但是仍然不夠。從(cong) 操作員技能的角度來看，許多商業(ye) OCT係統的製造商已將小工作範圍內(nei) 的有限自對準納入其台式掃描儀(yi) 。雖然更容易操作，但此類係統仍然依賴下巴托來實現近似對準和運動穩定。此外，實現自對準所需的光學和機械部件增加了這種依賴於(yu) 台式的掃描儀(yi) 的體(ti) 積和重量。從(cong) 成像工作空間的角度來看，手持式縮小並減輕了掃描頭的重量，以便操作員可以輕鬆地將其拿起來。操作員將OCT掃描頭靠近患者眼睛，而不是患者主動靠近台式係統。以這種方式獲得的掃描會(hui) 受到手動對準和運動偽(wei) 影的限製，因此隻有雙手穩定的高技能操作員才能可靠地成功。圖像配準技術可有效減輕後期處理中的小運動偽(wei) 影。然而，這些算法從(cong) 根本上受到原始圖像質量的限製。在原始圖像由於(yu) 未對準而丟(diu) 失的情況下，無法進行校正。自對準台式掃描儀(yi) 和手持式掃描儀(yi) 都無法克服工作空間和操作員技能障礙，這些障礙將常規OCT成像對象限製為(wei) 合作的、非臥床的個(ge) 人。自對準台式掃描儀(yi) 仍然需要機械頭穩定，而手持式掃描儀(yi) 仍然需要經過培訓的操作員。此外，這兩(liang) 種方法是不兼容的，額外的大量自動對準組件使手持式掃描儀(yi) 更加笨拙。
當前不足：
當前的用於(yu) 眼科成像OCT設備無法消除對成像空間和操作員的嚴(yan) 格要求，阻礙了OCT的廣泛国产成人在线观看免费网站。
文章創新點：
基於(yu) 此，美國杜克大學的Mark Draelos(第1作者兼通訊作者)等人提出了一種主動追蹤掃描儀(yi) ,所成圖像可與(yu) 臨(lin) 床OCT相媲美。有助於(yu) 將OCT成像推進到基層醫療(primary care)、急診室和完全無人看管的環境中，並可實現對位置受限(position-restricted)個(ge) 體(ti) 的成像。
（1）使用機械臂完成掃描和對準動作，工作空間與(yu) 人類手臂相當。OCT掃描頭鉸接在機械臂上。
（2）使用3d相機主動尋找病人的位置。
（3）通過集成在掃描頭上的相機主動追蹤病人的瞳孔，無需頭部固定裝置。
（4）具有需要操作員激活的自動模式和無需操作員的自主成像模式。
原理解析：
（1）OCT數據采集和處理。OCT模塊為(wei) 掃頻OCT(見圖1b)，空氣中理想軸向分辨率為(wei) 5.4um，成像深度7.4mm。參考臂音圈電機(VCM)調節長度為(wei) 6mm，準確度1um。使用100kHz掃頻激光源,中心波長1050nm，100nm帶寬。原始數據處理使用標準頻域OCT技術，如DC消除(subtraction)、色散補償(chang) 、逆傅裏葉變換等，生成的體(ti) 積數據用log對數變換後保存。B-scan運用特定的黑白閾值生成。體(ti) 積數據需要采用裁剪的方法移除振鏡回返和透鏡反射偽(wei) 影。
（2）OCT掃描頭設計和製造。眼前節(anterior segment)成像使用遠心掃描頭(如圖1c)，利用掃描振鏡完成橫向追蹤。視網膜成像使用傳(chuan) 統的4f 視網膜望遠鏡(如圖1d)，其在視網膜的共軛平麵放置一個(ge) 快速反射鏡(fast steering mirror, FSM)。視網膜的橫向追蹤通過在望遠鏡的傅裏葉平麵上的FSM引入一個(ge) 掃描傾(qing) 斜實現。 視網膜和眼前節成像需要更換掃描頭。掃描頭的光學設計使用光線追跡軟件完成(如圖1e,f)。設計波長為(wei) 1000nm、1050nm、1100nm。使用Navarro eye model完成視網膜掃描頭光學優(you) 化。掃描頭的機械設計使用三維設計軟件完成後，結構件經3D打印製成。
（3）基於(yu) 線性三角測量的主動追蹤。主動追蹤依賴於(yu) 三個(ge) 黑白相機(如圖1c,d)。其中，一個(ge) 相機與(yu) OCT係統共享一個(ge) 物鏡，具有與(yu) COT掃描一致的橫向視角，即共軸相機(inline camera)。使用棋盤標定目標在共軸相機坐標係中標定左右攝像機位姿。在每個(ge) 相機視角裏並行檢測瞳孔，當至少兩(liang) 個(ge) 相機檢測到瞳孔存在時，通過 350 Hz 的線性三角測量估計三維空間中的瞳孔位置。相機與(yu) OCT使用不同的光源(眼前節用850nm波長，視網膜用720nm波長)，通過濾光片消除不同光源之間的幹擾。OCT橫向掃描之前，需要將掃描振鏡和FSM校正到共軸瞳孔相機的坐標係。
（4）機械掃描頭定位。控製器使用兩(liang) 個(ge) 3D相機(RealSense D415,Intel)觀察拍攝空間，利用OpenFace2.0檢測拍攝到的麵部標誌(facial landmarks)。，並以近30Hz的速度從(cong) 點雲(yun) 數據中提取左右眼的三維空間位置。在初始位置階段(如圖1a的第1幀和第六幀)，控製器複位，等待麵部被識別。在對準階段，控製器將掃描頭逐漸對準從(cong) 麵部追蹤結果中提取到的眼睛(如圖1a，第2到5幀)，整個(ge) 過程是開環的，不需要掃描頭的反饋。當掃描頭檢測到瞳孔，控製器進入成像階段，即使用瞳孔追蹤的結果將掃描頭的光軸精確的對準眼睛，整個(ge) 過程是閉環的，以減小瞳孔對準誤差。整個(ge) 模塊安裝在一個(ge) 協作機械臂上。
成像效果
視頻1：操作示意
參考文獻：Draelos, M., Ortiz, P., Qian, R. et al. Contactless optical coherence tomography of the eyes of freestanding individuals with a robotic scanner. Nat Biomed Eng 5, 726–736 (2021).
DOI：https://doi.org/10.1038/s41551-021-00753-6
附錄：
（來源：Chuang
K., Fields M.A., Del Priore L.V. Potential of Gene Editing and Induced
Pluripotent Stem Cells (iPSCs) in Treatment of Retinal Diseases. Yale J.
Biol. Med. 2017;90:635–642.）
關(guan) 於(yu) 昊量光電：
上海昊量光電設備有限国产黄色在线观看是光電国产欧美在线專(zhuan) 業(ye) 代理商，国产欧美在线包括各類激光器、光電調製器、光學測量設備、光學元件等，涉及国产成人在线观看免费网站涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫療、科學研究、國防、量子光學、生物顯微、物聯傳(chuan) 感、激光製造等；可為(wei) 客戶提供完整的設備安裝，培訓，硬件開發，軟件開發，係統集成等服務。
您可以通過我們(men) 昊量光電的官方網站www.weilancj.com了解更多的国产欧美在线信息，或直接來電谘詢4006-888-532。
本文章經光學前沿授權轉載,商業(ye) 轉載請聯係獲得授權。
展示全部 
