2022
09/28
相关创新主体

创新背景

OCT是成像和诊断视网膜内疾病的黄金标准,由于其无法从皮肤表面以下超过一毫米的清晰图像返回清晰图像,因此尚未被广泛用作身体其他部位的成像技术。

标准OCT类似于超声波,但使用光而不是声音。一束光照射到物体上,通过测量它反弹所需的时间,计算机可以推断出物体的内部结构是什么样子的。它已成为成像和诊断视网膜疾病的首选技术,因为视网膜非常薄,很容易通过眼睛透明的角膜和晶状体进入。

然而,大多数其他生物组织会散射和反射光,因此很难用标准的OCT方法穿透。光线越深,就越有可能迷失在样品中并错过设备的检测结果。

 

创新过程

杜克大学的研究人员发现,倾斜该技术中使用的光源和探测器可将OCT的成像深度增加近50%,使皮肤诊断触手可及。“双轴”方法为OCT在发现皮肤癌,评估烧伤损伤和愈合进展以及指导外科手术等应用中开辟了新的可能性。通过倾斜光源和探测器,可以增加收集更多从组织深处以奇怪角度散射的光的机会,而且OCT非常敏感,只需要多一点散射光就可以了。

 

一种新的“双轴”OCT方法允许研究人员深入观察生物组织下面。这里,在双轴图像的底部(左)可以看到老鼠皮肤下一毫米多的一个针尖,但在标准图像(右)中看不到。两种针的信号都进行了调整,以便更好地显示针。

研究人员已经在其他成像方式中尝试了这种双轴方法。但通过他的实验,果冻发现了如何将它应用于OCT。他的主要发现是,组织内光焦点的深度对双轴方法的工作方式有很大的影响。

然而,有一个问题:用于识别更深信号的角度越大,视野就越小。为了解决这个问题,Jelly设计了一种方法,通过组织的各个深度扫描较窄窗口的焦点,然后使用计算算法将数据组合成单个图像。

 

在一种新的眼成像技术OCT中,光束和它们的反射以一定的角度射入,比传统的直进直出聚焦技术捕捉到更深的细节。

Wax和Jelly用人造组织和无毛小鼠测试了这种方法,以将其性能与标准OCT进行比较,以了解它可以在活体动物的皮肤中揭示哪些信息。对照实验表明,双轴OCT方法确实优于标准设置。在活体小鼠中,双轴OCT能够在皮肤表面下方2毫米处成像针尖,其中1.2毫米传统上是标志性深度。

 

创新关键点

“双轴”方法为OCT在发现皮肤癌,评估烧伤损伤和愈合进展以及指导外科手术等应用中开辟了新的可能性。通过倾斜光源和探测器,可以增加收集更多从组织深处以奇怪角度散射的光的机会,而且OCT非常敏感,只需要多一点散射光就可以了。

 

创新价值

双轴OCT为人们提供了来自血液和分子交换的皮肤层的图像和信息,这对于检测疾病迹象非常有价值,这项技术仍处于起步阶段,但它已准备好在生物传感或指导外科手术方面取得巨大成功。

 

The innovative use of "biaxial method" can increase the depth of visual field of OCT in biological tissues

Duke researchers found that tilting the light source and detector used in the technology can increase OCT's imaging depth by nearly 50 percent, putting skin diagnostics within reach. The "biaxial" approach opens up new possibilities for OCT in applications such as detecting skin cancer, assessing the progress of burn injury and healing, and guiding surgical procedures. By tilting the light source and detector, the chances of collecting more light scattered at odd angles from deep within the tissue can be increased, and OCT is so sensitive that only a little more scattered light is needed.

Researchers have tried this biaxial approach with other imaging modalities. But through his experiments, Jelly figured out how to apply it to OCT. His main finding was that the depth of the light focus within the tissue had a large impact on how the biaxial approach worked.

However, there is a problem: the larger the Angle used to identify deeper signals, the smaller the field of view. To solve this problem, Jelly devised a way to scan the focus of a narrow window through various depths of tissue and then use computational algorithms to combine the data into a single image.

Wax and Jelly tested the method with artificial tissues and hairless mice to compare its performance to that of standard OCT to see what it could reveal in the skin of living animals. Control experiments show that the biaxial OCT method does outperform the standard setup. In live mice, biaxial OCT is able to image the tip 2 mm below the skin surface, where 1.2 mm is traditionally the signature depth.

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