光學同調斷層掃描(OCT)在未來醫療檢測相關應用

光學同調斷層掃描 (Optical coherence tomography，OCT) 是一種光學信號獲取與處理的方式。它可以對光學散射介質如生物組織等進行掃描，獲得的三維圖像解析度可以達到微米級。光學相干斷層掃描技術利用了光的干涉原理，通常採用近紅外光進行拍照。由於選取的光線波長較長，可以穿過掃描介質的一定深度。另一種類似的技術，共焦顯微技術，穿過樣品的深度不如光學相干斷層掃描。

光學相干斷層掃描的主要優點:

● 對活體組織成像，解析度可達微米級
● 對組織形態迅速、直接的成像
● 不需要製備樣品
● 不需要離子輻射

光學同調斷層掃描在醫療檢測相關應用:

● 視網膜 及眼部前端病徵判斷
● 皮膚剖面掃描解析
● 牙科
● 內視鏡手術
● 人體黏膜組織之早期癌症檢測

OCT 的趨勢與挑戰

矽光子 (silicon photonics, SiP) 技術近年來的快速發展，除了在光通訊及資料中心的應用外，未來在 OCT 亦有很大的潛力，在近紅外波段中矽波導不吸收的波長範圍 (i.e. l > 1.1 mm)，寬頻的光耦合器、分波多工器、光調變器、光偵測器、陣列光波導 (array waveguide)，均有機會大幅降低 OCT 系統的體積、價格，促成經濟型手持式 OCT 的實現，這對推動 OCT 於小型或鄉村型診所可起很大的助力，但這些矽光子元件的功效規格上，目前仍與相對應的體積型 (bulk) 元件有落差，如何持續提昇這些矽光子波導元件的特性是不小的挑戰。

在可見光至近紅外光範圍的矽晶圓可吸收的波長範圍 (i.e. l < 950 nm)，一維及二維的 CMOS 感測器，目前雖已廣泛應用於手機等消費性電子產品，但由於成像速率 (frame rate) 不高及每一畫素所能容納之電子數 (full well capacity, FWC) 較少，並不適用於 SD-OCT 或 FF-OCT 的使用，所幸，近年來已有多家新創公司開發了高速及高 FWC 的 CMOS 感測器 (例如：Adimec, Luxima)，這對 OCT 在未來繼續提昇成像速率、靈敏度乃至光譜分析功能，均可產生很大助益。

以 OCT 的光譜分析功能而言，藉由 OCT 的寬頻光源、干涉架構及高速 CMOS 感測器，OCT 不但可量測生物組織的形貌、結構，更可做背向散射的光譜量測，以檢測生物組織的成份(18)，但如何提昇頻譜分析的靈敏度，以鑑別生物組織內的成份，如黑色素、血紅素等，仍有不小的挑戰。