扫频光源光学相干断层扫描

SS-OCTA在不同疾病中的运用 3 Ricardo Noguera Louzada, Eric M. Moult, Emily Cole, James G. Fujimoto, and Jay S. Duker 扫描源光学相干断层摄影血管造影( SS - OCT )设备是新的OCT技术，已投入商业应用。这些设备具有每秒100，000次扫描的扫描速率。本章将讨论麻省理工学院(美国马萨诸塞州剑桥市)开发并部署到马萨诸塞州波士顿新英格兰眼科中心的超高速SS - OCTA原型设备的应用。SS - OCT系统的原型已在前文详述，因此本章仅阐述其关键属性[ 1 ]。该器件利用垂直腔表面发射激光器( VCSEL )，发射1050 nm波长的光，扫描速率为每秒400，000次A扫描。通过从视网膜上的500个顺序均匀间隔的位置获取五次重复的B扫描来获得图像，其中每个B扫描包括500次A扫描。因此，每次扫描SS – OCTA共使用5×500×500 A扫描，总采集时间约为3.8s。组织中的成像范围约为2.1 mm，组织中的轴向分辨率与横向分辨率分别约为8 - 9 μm， R.N. Louzada Department of Ophthalmology, Federal University of Goiás, Goiânia, Goiás, Brazil New England Eye Center, Tufts University School of Medicine, Boston, MA, USA E. Cole ?? J.S. Duker (*) New England Eye Center, Tufts University School of Medicine, Boston, MA, USA e-mail: jduker@tuftsmedicalcenter.org E.M. Moult Department of Electrical Engineering and Computer Science, and Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA Harvard MIT Department of Health Science and Technology, Cambridge, MA, USA J.G. Fujimoto Department of Electrical Engineering and Computer Science, and Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA 与15 μm。后处理配准步骤将正交扫描的“X - fast”和“Y - fast”量合并得到患者运动伪影[ 2 ]。 SS -OCTA设备的硬件和软件在获取和生成高质量SS -OCTA图像中同样重要，并且来自不同商用设备的SS -OCTA图像的表观差异不能仅归因于波长、设备类型或每秒A扫描的数量。考虑是否使用眼追踪也很重要，因为这可能有助于减少运动伪影；SS-OCTA原型机未使用眼追踪。后，SS - OCTA图像处理软件的固有特性会影响图像的终表观，包括灰度、亮度和图像阈值。阈值化是用于生成SS -OCTA图像的SS - OCT信号的后台步骤。在终图像经SS -OCTA设备显示给临床医生之前，阈值化是SS -OCTA图像处理的一部分。阈值处理将“噪声”与可视为血流的噪声区分开。 通过计算从相同视网膜位置连续采集的SS - OCT B-扫描之间的差异来创建SS - OCTA图像。SS -OCTA图像中的对比度由红细胞的运动产生；然而，若血管中红细胞的运动速度非常慢，则连续获得的SS - OCT B-扫描对于检测红细胞运动而言将无足够显著的差异。因此，SS - OCTA系统具有一个特征性的“慢可检测流速”，低于流速的红细胞流动不能被检测。慢可检测流速取决于扫描间隔时间，即重复B扫描之间的时间。目前商用谱域OCT ( SD - OCT )设备上的扫描间隔大约为5毫秒，而本章中使用的SS - OCT系统原型的扫描间隔大约为1.5毫秒 可变扫描间时间分析( VISTA )算法在每个视网膜位置收集多次( > 2次)重复B扫描， ? Springer International Publishing AG 2017 23 Z. Michalewska, J. Nawrocki (eds.), Atlas of Swept Source Optical Coherence Tomography, DOI 10.1007/978-3-319-49840-9_3 24 R.N. Louzada等 然后通过比较不同间隔图像对，形成具有不同有效扫描时间间隔的图像。通过改变有效时间间隔，慢的可检测流随之改变，并使不同速度的红细胞流动可视化。因此，VISTA实现了一定范围内的流动可视化。由于VISTA需要采集多次(>2次)重复B扫描，因此需要高速成像[ 2、3]。 本章中的所有图像都是使用麻省理工学院开发的SS - OCTA原型设备拍摄的。 3.1 血管闭塞的OCT血管造影研究 3.1.1 视网膜静脉阻塞 视网膜静脉阻塞( RVO )是仅次于糖尿病视网膜病变的第二常见视网膜血管疾病。RVO通常分为视网膜中央静脉阻塞( CRVO )和视网膜分支静脉阻塞( BRVO )，并可伴有黄斑水肿，影响中心视力。视网膜厚度增加可由视网膜内囊肿以及浆液性视网膜脱离引起[ 4 ]。BRVO和CRVO中的静脉阻塞可由管腔内血管阻塞、外部静脉压迫或其它外部血管病变引起[ 5，6 ]。 荧光素血管造影( FA )是常见的辅助检查，用于对静脉阻塞中的视网膜血管系统成像，并且用于识别、监测和观察血管变化，以及确认灌注缺失、新血管形成和黄斑水肿的存在。FA的缺点包括染料的侵入性注射、不良副作用的风险、成像的长度以及难以观察因泄漏而被遮蔽的结构。 SS - OCTA是一种深度分辨的成像模式，它能够评估眼底血管的空间关系，并能够实现视网膜超表层和深层血管网的en face可视化。它可用于量化中央凹血管区( FAZ )扩大、毛细血管灌注缺失、微血管异常和血管充血。SS - OCTA还能够分析浅丛和深丛的动静脉吻合。在缺血性RVO中，可以使用FA和SS - OCTA来观察视网膜区域中毛细血管灌注缺失区。结果显示在RVO中，血管灌注的减少在深视网膜头神经丛中更为显著(见图3.1和3.2 ) [ 6]。 在视网膜静脉阻塞中，超高速SS - OCTA在显示浅部和深部网膜血管异常方面较SD - OCTA系统无显著优势。然而，长波长SS - OCTA能够更好地观察脉络膜毛细血管和脉络膜血管，以及可能作为整体缺血的一部分而发生的缺血性改变。此外，SS - OCTA可用于观察缺血随时间的进展或再灌注，因为它是一种在多次随访时都易于进行的成像方式。