什么是OCT？

OCT全稱叫光學相干層析成像，是一種新型三維層析成像技術。OCT最早被應用于眼科領域，近年來隨著技術的成熟與創新，逐步應用于更多醫學領域。

與傳統的800 nm OCT成像相比，使用Wasatch Photonics CS841-28/800對眼睛進行遠距離成像可以更深入地穿透眼睛。

OCT成像傳統上是需要在單次掃描中使用更長的波長來探測大于幾毫米的深度，因而帶來了與NIR探測器相關的成本更高。

為了解決這個矛盾，美國Wasatch Photonics公司開發了一種新型的OCT光譜儀Cobra-S 800，可以使用800 nm OCT實現高達12 mm的成像深度，為遠距離成像在眼科、醫學和無損檢測中的經濟高效應用開辟了新的可能性。

為什么要遠距離成像？

在眼科，遠距離成像有利于檢查從角膜到晶狀體的整個前房，因為它可以在更短的時間內獲得更完整的眼睛圖像來評估眼睛健康狀況。

如果配置得當，它甚至可以對整個眼睛進行成像。它還有助于視網膜的寬場成像，其視網膜的曲率需要更大范圍的成像深度，特別是在臨床環境中，患者是不太可能保持靜止。

新型Cobra-S 800遠距離成像光譜儀CS800-831/28拍攝的眼睛、前房和晶狀體圖像。

在醫學上，遠距離OCT對于血管內和胃腸道應用中的管腔成像非常有益。在這種情況下，感興趣的結構可能距離成像導管還有幾毫米，落在典型的OCT成像窗口之外。較長的成像深度可以更好地適應成像探頭和感興趣區域之間距離的可變性，從而有助于獲得更好的成像結果。

通常，成像更深的能力有助于寬場成像，因為可以在一次掃描中捕獲曲面的完整輪廓和結構。這對于材料加工應用中的無損檢測非常有用，在這些應用中，特定的切口或孔可能很深，以及用于增材制造中的復雜表面輪廓。

面臨的波長成本難題

SD-OCT的成像范圍取決于中心波長和光源的帶寬。隨著中心波長的增加，成像深度也會增加（以犧牲空間分辨率為代價）。傳統上，當>5 mm成像深度時，1300 nm是首選波長。而Wasatch Photonics的Cobra 1300光譜儀系列能提供1.4-11.5 mm的成像深度（空氣中），主要取決于帶寬。然而，隨著帶寬的增加，成像深度會減小。因此，當需要更深的成像時，就必須使用較窄帶寬的系統。

盡管1300 nm OCT可以為許多結構的遠距離成像提供足夠的深度，但這是有代價的。使用這種波長需要配合InGaAs相機，其價格比用800 nm SD-OCT的CCD或CMOS相機使用的成本高很多。如果通過轉向更短的中心波長（CWL），光譜儀的成本可以降低約40%，但帶寬（BW）也必須降低，以保持相同的空間分辨率。

然而，當800 nm遠距離成像系統的帶寬在30 nm以下時，在成像深度為12 mm時，這樣就可以保持等效的空間分辨率。雖然可以增加光譜儀中光柵的色散來實現這一點，但光學設計還必須能夠解析落在每個相鄰像素上的光。這意味著極高的光譜分辨率需低于0.02 nm！

如何使用Cobra-S進行800 nm的遠距離成像

為了將遠距離成像的優勢轉化為800 nm SD-OCT，Wasatch Photonics運用在光譜儀設計方面的專業知識，開發了具有超精細光譜分辨率的OCT光譜儀。目前，正在申請專利的光學設計代表Cobra-S光譜儀系列中的最新型號CS800-841/28。它能夠在以841 nm為中心的28 nm帶寬上實現0.015nm分辨率。這足以使成像深度達到12 mm，將800 nm SD-OCT的范圍擴大到原來的三倍。

Wasatch Photonics新的Cobra-S遠距離成像型號旨在通過衍射極限光學元件和低串擾探測器，最大限度地減少衰減。當10 mm成像深度下的衰減為<12 dB，即使在擴展深度也能確保高清晰度圖像。其空間分辨率與 Cobra 1300系列的同類型號相似，甚至略好。

由于Cobra-S遠距離成像模型的中心波長較短，盡管在水中的吸收會更低，組織中的散射依然會更高。這可能會略微改變結構的對比度，并且在某些情況下會有一定的改善效果，即對于某些內部視網膜結構，例如神經節細胞，有更清晰的成像。

用遠距離成像開辟新世界

通過在更具成本效益的工作波長下提供可比的圖像分辨率，800 nm的遠距離成像OCT有可能為遠距離成像在眼科、醫學和工業應用中開辟新的機會。

審核編輯：劉清