光學同調斷層掃描(OCT)在未來醫療檢測相關應用
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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。

光學同調斷層掃描(OCT)在未來醫療檢測相關應用

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(OCT)在未來醫療檢測相關應用

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

光學同調斷層掃描(OCT)在未來醫療檢測相關應用 

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。