文章來源：H. Pahlevaninezhad , A. M. D. Lee , C. Hyun - Spie Bios – 2013 Proc. of SPIE Vol. 8565 85652S-2 +fkP+RVY >
Z] P]e 本文以實驗結合光學軟件FRED來驗證熒光介質上覆蓋散射層的影響，結合AF-OCT系統(tǒng)能夠減少由于上皮組織增厚引起的假陽性，增強AF疾病檢測的功效。 NuI T{3S nQ!N}5[z' 摘要： W.z$a.<(rF
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在本文中，我們通過模擬組織的自發(fā)熒光（AF）特性進行了模型的研究。我們組合了光學相干斷層掃描（OCT）和AF成像系統(tǒng)，依據散射層的厚度和濃度來測量AF信號的強度。使用由生成的OCT圖像計算得到的厚度和散射濃度，結合AF-OCT系統(tǒng)能夠估計由上皮組織散射引起的AF損耗。我們定義了一個校正因子來計算上皮組織中的散射損耗，并且計算了一個校正散射AF信號。我們認為校正散射AF將會減少在早期呼吸道病變檢測中的診斷誤檢率，誤檢是由混合因子產生，如增加的皮層厚度和炎癥。 *-{Omqw
3V"dG1? 關鍵詞：光學相干斷層掃描；自發(fā)熒光；光散射；模型；光線光學；OCT A-line數據 N:twq&[Y >Sh0dFqeT 1. 簡介 nhp)yW 自發(fā)熒光（AF）成像是一項已實現的技術，使用藍光來激發(fā)自然組織熒光。通過收集高風險區(qū)域進行活檢識別，已經證明這項技術對于癌癥的早期檢測和癌的分期是及其有效的。雖然通過白光成像可以容易的檢測浸潤癌，原位癌和高度的癌前病變的檢測卻十分棘手。白光成像中的變化十分微小，然而，AF成像可以清楚地對比這種病變。當受到藍光照射時，正常的組織會發(fā)出強烈的綠色AF，而異常組織則缺少這種AF輻射。 EgFl="0 盡管AF成像可以方便的檢測原位癌，對于良性組織的異�，F象也是十分敏感的。例如，上皮組織的厚度未必就與癌癥相關，但是它確實減少了由散射產生的AF信號，導致了假陽性。因此，將癌癥與其他非危險異�，F象區(qū)別開來可以極大地增加治療的療效。 R !jhwY$ 光學相干斷層掃描（OCT）是可以獲得生物組織皮下圖像的一項相干技術，它可以提供小于10μm軸向分辨率和大約3mm穿透深度的圖像。OCT采用了非電離，通常是近紅外的輻射來捕獲組織形態(tài)的實時圖像。OCT可以用于研究高風險的組織位置。因此，當用于組合時，以一種同時和協作的形式，AF-OCT成像可以提供豐富的生化信息，并定位組織形態(tài)，這些不能通過單獨的成像模式獲得。比如，在上皮組織增厚的情況下，OCT可以直接測量上皮組織厚度，并且將AF信號衰減歸因于上皮增厚，而不是癌癥前期引起的膠原重建。因此，由OCT給定結構信息，并結合AF-OCT可以減少AF假陽性。 Q X sfp AF信號強度不僅取決于原位的熒光，也取決于不同組織層的光吸收和散射。組織的光散射已經經過了深入的研究1-6。模擬組織散射可以提供與AF信號強度有價值的信息。由于價格低廉、方便校準且易于獲得，英脫利匹特（Intralipid）是用于組織模型最常見的散射媒介。這項工作的目的是根據散射層的厚度模擬組織自發(fā)熒光的性質。我們定義了一個AF信號校正因子，用來說明散射層引起的損耗。OCT圖像給出了散射層厚度和散射顆粒的濃度，這是校正因子計算所需的兩個因素。因此，我們提出了AF-OCT系統(tǒng)，作為癌癥檢測的一個更靈敏和精確的成像工具。 ys/ `{:w8p 首先，我們解釋了Intralipid模型研究，旨在模擬不同上皮厚度的組織散射特性。然后，使用光線光學仿真來驗證實驗結果。使用AF和OCT數據計算AF校正因子將在最后一章解釋。 LPb]mC6# RFh U# 2. 實驗步驟 ;B*L1'FF%t 我們建立了一個能夠結合OCT和AF成像的雙態(tài)成像系統(tǒng)，OCT圖像測量Intralipid膜的厚度和濃度，AF圖像給出相應的AF信號強度。因此，AF-OCT成像可以映射不同濃度下AF強度和Intralipid厚度的關系。 \f6lT3"VN OCT光激發(fā)使用一個30mW基于多邊形掃描儀的掃描波長的激光光源，具有106.8nm的帶寬，中心波長為1321.4nm。 激光光源為一個基于光纖的具有參考臂和樣品臂的馬赫澤德干涉儀（MZI），如圖1所示（OCT部分）。平衡的光電探測器（ThorLabs）檢測干涉。另一個MZI單元在光源處使用，來產生樣品的參考時鐘。探測器輸出和MZI時鐘注入到數字轉換器卡（AlazarTech）中，實現信號處理和創(chuàng)建OCT圖像。 sw[<VsxjR AF成像系統(tǒng)使用一個40mW的半導體激光器（相干），在446nm處激發(fā)熒光。使用兩個1英寸直徑的透鏡和一個基于APD的探測器（Hamamatsu）來收集再發(fā)射的AF光子。二向色性的濾波片從AF光子中分離出后向散射的藍光，如圖1所示（AF部分）。通過在自由空間的背面拋光寬板電介質反射鏡（ThorLabs），OCT和AF光信號可以實現結合和分離。電流掃描鏡提供了樣品AF和OCT光束共同的2維掃描。 H&w(]PDh LH bZjZ2 圖1.AF-OCT成像系統(tǒng) is64)2F](
我們的模型，如圖2（b）所示，包括一個直徑為1英寸的�。�1mm高）圓柱壁，它安裝在一個熒光載玻片上，以及圓柱壁中包圍著的Intralipid液體。改變容器中Intralipid的量會產生不同的Intralipid膜厚度，由OCT圖像測得。選擇封閉的圓柱壁時，高度要低，直徑要大，這樣就可以得到小的Intralipid膜厚度（μm范圍），同時在容器的中心區(qū)域可以接近扁平的表面以避免半月板和透鏡效應。圖2（a）顯示了在熒光載玻片上Intralipid膜的AF信號和OCT圖像。Intralipid膜的厚度和相對應的AF信號可以從圖中容易地獲得。 b b*c+XN0 }{ P&idkv 圖2.（a）在熒光載玻片上Intralipid膜的AF信號和OCT圖像，（b）Intralipid模型由在熒光載玻片上的圓柱壁及其中包含的Intralipid組成。
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