杜克大学的生物医学工程师展示了一种增加光学相干断层扫描 (OCT) 对皮肤下结构进行成像的深度的方法。作为视网膜内疾病成像和诊断的黄金标准，OCT 尚未广泛用作身体其他部位的成像技术，因为它无法从皮肤表面下超过一毫米处返回清晰的图像。

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使 OCT 的成像深度增加近 50%，使皮肤诊断变得触手可及。“双轴”方法为 OCT 用于发现皮肤癌、评估烧伤损伤和愈合进展以及指导外科手术等应用开辟了新的可能性。

结果于 12 月 1 日在线发表在开放获取期刊Biomedical Optics Express 上。

杜克大学生物医学工程教授亚当·瓦克斯 (Adam Wax) 说：“这实际上是一种相当简单的技术，听起来像是捉鬼敢死队的东西——当你越过光束时，你会获得更多的力量。” “能够在皮肤 2 或 3 毫米处使用 OCT 非常有用，因为在那个深度发生了很多生物过程，可以指示皮肤癌等疾病。”

标准 OCT 类似于超声波，但使用光而不是声音。甲光的光束被照射分解成一个对象，并且通过测量需要多长时间为它反弹回来，计算机可以推断出该对象的样子的内部结构。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，并且很容易通过眼睛的透明角膜和晶状体进入。

然而，大多数其他生物组织会散射和反射光，使其难以用标准 OCT 方法穿透。光线越深，就越有可能在样品中丢失并错过设备的检测。

在这项新技术中，研究人员将光线以一个小角度指向物体，并以相等和相反的角度设置探测器，从而形成双轴。这允许检测器受益于物体物理性质引入的轻微散射角。

“通过倾斜光源和检测器，你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，”Wax 实验室的博士生、该论文的第一作者 Evan Jelly 说。“而且 OCT 非常敏感，你只需要多一点散射光就可以了。”

据 Jelly 称，研究人员已经在其他成像方式中尝试了这种双轴方法。但是通过他的实验，Jelly 发现了如何将其应用于 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效果有很大影响。

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，通过组织的不同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。

在论文中，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 进行对比，看看它可以在活体动物的皮肤中揭示什么信息。受控实验表明，双轴 OCT 方法确实优于标准设置。在活体小鼠中，双轴 OCT 能够对皮肤表面下 2 毫米处的针尖进行成像，传统上 1.2 毫米是标志性深度。

“双轴 OCT 为我们提供了来自发生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，”Jelly 说。“该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。”