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长距离SS-OCTA在皮肤微循环成像多方面的优越性

时间:2024-12-29 12:21:27

还不一定要求显微周边地区平坦平滑。而且,由于变焦的根本容许,SD-OCT的显微加速很难更加进一步提高。现在商用线阵InGaAs变焦的最较慢度共约150 kHz,对于功能性黏膜显微,大视场取样既耗时又困难。

另一下半年性,显影由此可知的发展似乎有望消除这些容许。扫频由此可知的瞬时线高共约是决定相干长度和滚降效率的关键表达式。显影太阳光等待时间展高共约、傅立叶亦然锁模灯丝和基于多边形显影仪的滤波器等swept-source应用,都有足够的短线高共约来付诸20 mm以上的相干长度。度角腔面火箭灯丝(VCSEL)和无磁场扫频由此可知以单纵模社才会活动,显现出空前的相干长度和几十厘米甚至几米区亦然内的孔径滚降。此外,得益于电信应用,光和电探测船和数字化仪现在必需付诸超过千兆赫甚至几十千兆赫带高共约的超高速数据收集。SS-OCT当中内政由此可知的大量取样点意味着极长的显微区亦然(超过多探头区亦然),有利于需要高共约FOV的黏膜显微应用的发展。就显微加速而言,显影由此可知应用在过去十年当中拿到了相当大发展,显影反应加速从数百千赫提高到数兆赫。这些高速SS-OCT系统才会在减少收集等待时间和上升大显微周边地区的取样电导率下半年性兼具巨大潜力。

本建议书了新近研发的SS-OCTA,应用作VCSEL扫频灯丝,最终目的是应用的发展于黏膜伤寒学领亦然。手握显影探头便于接近人的完全相同黏膜口腔。为了证明它的优点,在SS-OCTA和传统的SD-OCTA两者之间同步进行了一系列相对,有数基本的孔径滚降效率,较长时间和精神状态黏膜口腔的详述指标,以及兼具不平坦很薄的内层黏膜该组织。

由此可知1 用作黏膜伤寒显微的SS-OCTA系统才会和SD-OCTA系统才会。

结果

01-孔径变小效率

通过应用作概要螺旋当中的平移台来调节太阳光延迟,计有SD-OCTA系统才会和SS-OCTA系统才会生转成了系统才会孔径滚降椭圆(由此可知2)。在线阵变焦当中,以1310 nm波长为当外围全波段跨度共约120 nm,分辨率元件2048,SD-OCTA系统才会显微区亦然为7.3 mm,波段分辨率共约0.08 nm。在样品螺旋5 mW光和功率和147 kHz的A-line反应加速才会,接近零延迟线的左边,SD-OCTA系统才会的测定孔径共约102 dB。然而尺度的上升使得OCT孔径较慢下降,主要是由于波段仪当中的波段分辨率相比之下更加少。SS-OCTA系统才会下半年性,A-line加速为200 kHz(高于SD-OCTA系统才会),但在零延迟线附近测得的孔径为105 dB,仍优于SD-OCTA系统才会。这在不小程度上正因如此双均衡光和电探测船的高效率、A/D的卡的较慢收集加速以及灯丝的短线高共约。数字化仪在内部时计模式下运转,应用作显影灯丝的太阳光时计缺少频亦然k取样。太阳光时计由可用的MZI显现出,太阳光延迟为48 mm,显微区亦然为12 mm,每个波段有2560个取样点。由于MEMS-VCSEL灯丝以单纵模社才会活动,因此瞬时线高共约相对短(

由此可知2 系统才会孔径滚降的相对。(a)SD-OCT系统才会;(b)SS-OCT系统才会。

02-较长时间黏膜的OCTA显微和相对

在系统才会孔径滚降指标再次,更加进一步相对两个系统才会两者之间的体内黏膜OCTA显微。首先对较长时间黏膜样本同步进行了黏膜OCTA显微。为身体健康志愿左手的把手黏膜。为增强太阳光孔洞力,黏膜很薄变色一变色油脂混合物并隔开了薄玻片同步进行太阳光指数匹配。由此可知3显示了微血管的网络的正面最主要低压投影(MIP),按尺度同步进行黄色解码,分别由SD-OCTA系统才会和SS-OCTA系统才会捕获。由于线阵变焦必需以完全相同加速运转,为SD-OCTA系统才会新近设了两种显微A-line反应加速。其一为76 kHz,为大多数用作黏膜显微的SD-OCT系统才会的典型显微加速(由此可知3a);另一个是147 kHz,为市面上线阵照变焦的极高加速(由此可知3b)。在160 Hz的B frame反应加速和80%的较慢显影占空比下,以76 kHz的A-line反应加速捕获的正面瘀血由此可知像(由此可知3a)在X和Y方向上包含380 × 380分辨率,隔开3.8 × 3.8 mm2的FOV。而147 kHz的SD-OCTA取样分辨率更加多(735 × 735),FOV更加高共约(7.35 × 7.35mm2)(由此可知3b)。虽然A-line反应加速高造转成FOV大得多,但较长的最小值等待时间必需收集更加多从黏膜该组织当中出现的OCT散射。因此,与147 kHz SD-OCTA相比之下,76 kHz SD-OCTA的孔径更加高、较相对大微血管GIS视觉效果好两处(由此可知3a,b)。另一下半年性,SS-OCTA系统才会以200 kHz显影反应加速运转,是本分析当中的极高显微加速。在相同的B frame反应加速和取样间隔下,SS-OCTA系统才会捕获的瘀血由此可知像(由此可知3c)包含1000 × 1000个分辨率,缺少10 × 10 mm2的高共约FOV。此外,由于更加高的OCT孔径和好两处的滚降效率,SS-OCTA系统才会缺少更加多关于微血管的网络的电子邮件,不仅检视到地两处相对大的小微血管(绿色),还检视到孔洞较相对大引擎盖层的大微血管(橙色)。

由此可知3 分别用SD-OCT和SS-OCT的人左把手正面OCTA由此可知像,尺度黄色解码。(a)SD-OCTA系统才会76 kHz、3.8 × 3.8 mm2 FOV拍摄地的微血管由此可知像。(b)SD-OCTA系统才会147 kHz、7.3 × 7.3 mm2 FOV拍摄地的微血管由此可知像。(c)SS-OCTA系统才会200 kHz的A-line反应加速、10 × 10mm2 FOV拍摄地的由此可知像。

由此可知4为由此可知3当中白色方格两处的骨架(白色)和脉管系统才会(橙色)的代表者性截面由此可知像。上面两幅(由此可知4a和b)是SD-OCTA系统才会分别以76 kHz和147 kHz的A-line反应加速拍摄地的,而下面一幅(由此可知4c)来自SS-OCTA系统才会。在这些由此可知像当中,可以正确地检视到腺体、粉橙色层、黏膜-引擎盖结合部和引擎盖该组织的生理骨架。绿色方格将黏膜和引擎盖分开。比绿色方格较棕红色共约0.5 mm两处画了一条麟方格,麟色方格下的骨架和瘀血在147 kHz的SD-OCTA系统才会当中几乎是看不见的。在高的显微加速下,76 kHz SD-OCTA系统才会在这个更加较棕红色的周边地区兼具稍好的GIS。由于在直线向较相对大(由此可知2)的系统才会孔径高得多,SS-OCTA系统才会在黏膜当中表现出相当大的孔洞尺度(由此可知4c),给出了更加多的内部细节,必需正确地定位该组织骨架以及支配较相对大引擎盖层的功能微血管。

由此可知4 隔开了瘀血接收机(橙色)的OCT骨架(白色)典型截面B-scan。为由此可知3a和b白色方格左边。(a) SD-COT以76 kHz运转;(b) 147 kHz。(c)SS-OCT以200 kHz运转。(d)黏膜骨架和脉管系统才会示意由此可知。

分析还生转成了人类把手完全相同尺度层的血液灌注由此可知(由此可知5)。自动分割软件将3D由此可知像分割转成尺度分辨的生理层,由上而下分别并不相同76 kHz SD-OCTA、147 kHz SD-OCTA和200 kHzSS-OCTA。从左至左为三个尺度层当中的微血管的网络。第一层是距黏膜很薄0-0.5 mm,代表者由此可知4当中绿色方格下方的黏膜层。SD-OCTA系统才会和SS-OCTA系统才会都可见到独特的黏膜微血管紧,有数割裂该层的毛细微血管环。微血管直径相比之下大得多,微血管由此可知案与志愿的掌纹吻合不错。第二层为0.5-1 mm,描绘了由此可知4当中绿色方格和麟色方格两者之间的相对大引擎盖层。相对大引擎盖层当中主要是一组的微血管,可以通过OCTA系统才会直观地检视到。但由此可知像最亮下半年性SD-OCTA系统才会弱于SS-OCTA系统才会。第三层是1-2 mm的较相对大引擎盖层,在由此可知4的麟线下。这个较相对大周边地区的微血管被叫作较相对大微血管紧,其直径相比之下较大,为黏膜代谢缺少营养。147 kHz SD-OCTA系统才会拍摄地的由此可知像较难定位较棕红色微血管紧(由此可知5b3)。76 kHz SD-OCTA系统才会对这些大微血管兼具好两处的由此可知像总质量(由此可知5a3),但无论如何不足以为它们缺少不错的GIS。应用作200 kHz的SS-OCTA系统才会,必需在直线向较棕红色两处以极好的OCT孔径获得如由此可知5c3所示的较棕红色微血管紧的最佳GIS视觉效果。可以正确地检视到大微血管和一些一组的微血管,缺少了更加下半年的微血管电子邮件,这意味著有助于了解流行病学应用的发展当中的黏膜伤寒理学。完全相同黏膜层当中微血管的网络的相对说明了,在黏膜血液灌注显微下半年性,SS-OCTA系统才会优于SD-OCTA系统才会。

由此可知5 把手完全相同尺度的正面OCTA由此可知像。下方(a1-a3)、当下部(b1-b3)和底部(c1-c3)分别并不相同由此可知3a-3c。左一侧(a1–c1)是尺度层0-0.5 mm的血液灌注由此可知,当下部(a2–c2)是0.5-1 mm,左一侧(a3–c3)是1-2 mm。

03-良性刺青的OCTA显微和相对

应用作两个OCTA系统才会对精神状态黏膜口腔同步进行了体检。由此可知6a为志愿前螺旋背一侧直径共约3.5 mm的白色刺青的相片,FOV为10 × 10 mm2。为了隔开这一大总面积,以147 kHz运转SD-OCTA系统才会。由此可知6b是SS-OCTA系统才会拍摄地的正面骨架由此可知像,可以正确地检视到刺青的左边和边界、黏膜棘刺的椭圆以及绒毛。SD-OCTA系统才会的正面骨架由此可知像相对类似。正面微血管网由此可知像可见两种系统才会的微血管显微潜能完全相同,SD-OCTA可定位共约0-1 mm的棕红色表黏膜层当中的微血管,绿色占主导地位(由此可知6c);无论如何,SS-OCTA对较相对大脉管系统才会的GIS视觉效果好两处,可描绘棕红色黏膜层当中的小微血管以及较相对大引擎盖层当中的大微血管(由此可知6d)。此外还检视到与周围较长时间黏膜周边地区相比之下,刺青当中的微血管电导率大得多,微血管模式完全相同,说明了刺青是一种来生的黏膜该组织,但代谢来生动较少。

由此可知6 割裂良性刺青的微微血管的网络OCTA由此可知像。(a)带刺青的黏膜。(b)SS-OCTA系统才会获得的正面骨架由此可知像。(c)和(d)分别是SD-OCTA和SS-OCTA对同一黏膜周边地区尺度同步进行黄色解码的正面微血管由此可知像。

由此可知7为骨架(白色)和脉管系统才会(橙色)的2D B-scan由此可知像,为由此可知6方格左边。与由此可知4的人把手的黏膜相比之下,前螺旋背一侧的腺体较薄。由此可知片当下部的肿块是白色良性刺青。尽青当中含有独特的色素,但这两种系统才会都能检视到刺青内的引擎盖该组织。可见SD-OCTA对黏膜较相对大周边地区的孔洞较少(由此可知7a),而SS-OCTA兼具更加强的OCT接收机,GIS视觉效果好两处(由此可知7b)。对微血管的显微潜能也受到OCT接收机低压的不小影响。因此,SD-OCT当中色素刺青周边地区的瘀血接收机过强,在较相对大引擎盖层的微血管更加难检视到,而SS-OCTA的显微总质量好两处。

由此可知7 2D截面B-scan由此可知像,黏膜骨架(白色)隔开微血管(橙色),分别由(a) SD-OCTA和(b) SS-OCTA捕获。

在完全相同尺度层生转成了刺青的正面血液灌注由此可知(由此可知8)。黏膜由由此可知7当中的绿色方格分转成两层:尺度0-0.8 mm的表层黏膜层和尺度0.8-1.6 mm的较相对大引擎盖层。第一层的微血管以绿色,第二层的微血管以橙色显示。SD-OCTA和SS-OCTA都能认出第一黏膜层内的独特棕红色表微血管紧,但SS-OCTA的由此可知像照度和直观度好两处。至于较相对大引擎盖微血管紧,SS-OCTA的GIS视觉效果比SD-OCTA好两处。SS-OCTA可直观定位大微血管的的网络(由此可知8b2),而SD-OCTA的第照度和SNR几乎没有认出(由此可知8a2)。黏膜完全相同层微血管的分割缺少了刺青黏膜循环的电子邮件,SS-OCTA在黏膜指标当中的表现明显优于SD-OCTA系统才会。

由此可知8 相对大0-0.8 mm(a1和b1)和较相对大0.8-1.6 mm(a2和b2)的良性刺青黏膜的正面微血管网。下方:SD-OCTA。底部:SS-OCTA。

04-对人双手的OCTA显微及相对

为更加进一步说明SS-OCTA的战术上,对人类双手同步进行了显微相对,人类双手的紧致特征更加复杂,即很薄不平坦。在这种才会,SD-OCTA系统才会以147 kHz的最主要加速运转,以显现出更加多的取样点。手握显影探头运用作长焦距(110 mm)大直径主镜,侧边分辨率共约50 μm。显微FOV为18 × 18 mm2,隔开整个指头周边地区。由此可知9当中下方由此可知像为147 kHz SD-OCTA系统才会拍摄地,底部由此可知像为200 kHz SS-OCTA系统才会拍摄地。正面骨架由此可知像(左栏)帮助定位指头的完全相同部分,有数指舰尾、年末突、腺体、指乙盖和近端指乙凹陷。麟色圆点所示的一侧乙凹陷通过SS-OCTA系统才会直观呈现,但SD-OCT系统才会由于沿尺度的较慢孔径滚降和更加少的测距距离,GIS视觉效果变差。由此可知9d当中双手骨架的最亮相比之下光和滑,但由此可知9a当中部分较暗,这在解读指头特征时意味著才会显现出误以为电子邮件。当下部由此可知像是指头微血管的网络的正面MIP。SD-OCTA系统才会能认出近端乙襞周边地区的微血管,但舰尾下的微血管部分或几乎检视不到。应用作SS-OCTA系统才会,单次显影即可见指头背一侧的整个黏膜循环的网络(由此可知9e),有数粗舰尾下的微血管、一侧乙襞和距离远端边缘的微血管。左栏的2D横截面由此可知像也很好地实验者了这两个系统才会的显微潜能。白色圆点所示的一侧乙凹陷地两处直线向较棕红色两处,SD-OCTA系统才会几乎没有可见。指舰尾粗度共约0.8 mm,也才会削弱OCT的光和,造转成SD-OCTA系统才会当中的瘀血接收机相比之下过强。由此可知9f可见指头轮廓,从指舰尾下方到侧边指乙凹陷底部,尺度区亦然共约5 mm。粗指乙下的黏膜引擎盖当中的微血管以及较相对大的一侧乙皱襞当中的微血管也定位不错。类人猿和功能性脉管系统才会GIS下半年性的战术上,使SS-OCTA有望已是流行病学的可靠物件,因为人的双手是很重要身体健康指标,与许多疾伤寒相关,如肝炎、病症、乙状腺、营养不良等。

由此可知9 分别由SD-OCTA系统才会(上)和SS-OCTA系统才会(下)捕获的消化系统指头由此可知像。(a)和(d)为骨架的正面MIP由此可知像。当下部(b和e)为正面的微血管的网络。(c)和(f)是计有(a)和(d)当中白色方格两处隔开有微血管(橙色)的骨架(白色)由此可知像。

论断

本分析实验者了一个用作消化系统黏膜显微的高效率SS-OCT系统才会。选择的反射光和是一个以1300 nm为当外围、波段带高共约为100 nm的MEMS-VCSEL显影灯丝,可缺少将近200 kHz的A-line反应加速和短的瞬时线高共约。分析还组织起来了一个常规的SD-OCTA系统才会同步进行显微效率相对。根据一个系统才会滚降椭圆的指标,SS-OCTA系统才会可以在8 mm尺度左边上付诸12 mm的显微区亦然,孔径超过100 dB,距离远优于SD-OCTA系统才会。还在良性刺青的较长时间和精神状态黏膜上应用作这两种系统才会同步进行了显微,说明了OCTA系统才会必需从棕红色表黏膜层到尺度达2 mm的较相对大引擎盖层同步进行更加下半年的骨架和微血管体检。整个指头的显微更加进一步不可否认与SD-OCTA系统才会相比之下,SS-OCTA对于兼具不光和滑很薄紧致的大体积黏膜显微的战术上。SS-OCTA系统才会的卓越效率有望在黏膜科的流行病学应用的发展当中发挥巨大价值。

概要文献:Xu, J. , et al. "Long ranging swept-source optical coherence tomography-based angiography outperforms its spectral-domain counterpart in imaging human skin microcirculations." Journal of Biomedical Optics 22(2017).

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