OCT双模态成像系统设计与胰胆管病变成像的应用研究

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胰腺癌和胆管癌属于消化道疾病中恶性程度极高的疾病,尚不明确其病变机理,且缺乏有效的早期检测手段和分子标记,致死率极高。一款高分辨、无损伤、精准的成像系统对胰腺疾病的基础研究和临床医疗具有十分重要的应用价值。光学相干层析技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是近几十年来最具创新性、发展最迅速的光学成像技术之一,它可以实现无创、高分辨率的实时成像,并且可以精准探测组织浅表1-1.5mm内的形态学和组织学特征。荧光成像技术(Fluorescence imaging)是基于荧光对比,可以提供内源性分子(荧光团)的分布图。OCT、荧光双模态系统可以提供互补的成像,由OCT提供组织外部结构信息,由荧光成像提供分子水平的信息。因此,本课题主要工作是搭建OCT、荧光成像的双模态成像系统,开展胰胆管病变检测,以获得样品的同时共域成像,使之能够准确完整的显示胰胆管疾病的组织结构及分子特异性特征,以提供胰腺疾病更加全面的病变信息。通过这两种模态的实时成像,可为医生同时提供组织结构与新生血管的影像学信息,提高胰胆管病变乃至胰腺癌和胆管癌的早期诊断率。特别是,为了获取三维内窥微血管网络,我们在近端驱动的内窥OCT成像系统中进行了研究。本课题主要是围绕SS-OCT与荧光双模态内窥成像系统以及SD-OCT系统的搭建来展开,主要是进行双模态成像研究以及内窥OCT血管造影(Optical Coherence Tomography Angiograph,OCTA)研究。成功在活体中实现内窥OCTA,该技术有望为胰胆管病变的筛查提供更全面的诊断信息。本课题的研究内容及创新成果列举如下:(1)设计并搭建了一套SS-OCT与荧光双模态成像系统。OCT系统的中心波长为1310nm,带宽为100nm,最大成像速率为100k Hz。荧光成像系统能够结合造影剂—吲哚菁绿(ICG),实现微血管造影。(2)设计并集成了双模态成像探头,设计构建了旋转回撤平台,探头的纵向分辨率为11.2μm,横向分辨率为15.6μm。(3)研究了内窥OCT血管造影,成功在近端内窥系统下实现OCT血管造影,在微流控仿体以及活体小鼠直肠肠壁上得到了验证。(4)针对小鼠全眼结构成像,在对SD-OCT成像基础理论研究的基础上,设计并搭建了一套SD-OCT系统,系统的中心波长为840nm,最大成像速率为37k Hz,在空气中的轴向分辨率为8.9μm,横向分辨率为16.0μm。
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