研究人員開發(fā)了光學相干斷層掃描（OCT）的增強版本，可以在比以前更寬的3D視野下以更高的對比度和分辨率對生物醫(yī)學樣本進行成像。新的3D顯微鏡可用于生物醫(yī)學研究，并最終實現(xiàn)更準確的醫(yī)學診斷成像。

杜克大學的研究人員稱這項新技術(shù)為3D光學相干折射斷層掃描（3D OCRT）。使用各種生物樣本表明3D OCRT產(chǎn)生高度詳細的圖像，揭示了傳統(tǒng)OCT難以觀察的特征。

OCT使用光線提供高分辨率3D圖像，而無需任何對比劑或標簽。雖然它通常用于眼科應(yīng)用，但成像方法也可用于成像身體的許多其他部位，如皮膚和耳朵、口腔、動脈和胃腸道內(nèi)部。

OCT是一種體積成像技術(shù)，廣泛應(yīng)用于眼科和其他醫(yī)學分支，研究員開發(fā)了具有新穎的硬件和新的計算3D圖像重建算法，以解決成像技術(shù)的一些眾所周知的局限性。

研究團隊聯(lián)合負責人Joseph A設(shè)想這種方法將應(yīng)用于各種生物醫(yī)學成像應(yīng)用，例如人眼或皮膚的體內(nèi)診斷成像，為執(zhí)行該技術(shù)而設(shè)計的硬件也可以很容易小型化成小型探針或內(nèi)窺鏡，以進入胃腸道和身體的其他部位。

雖然OCT已被證明在臨床應(yīng)用和生物醫(yī)學研究中都很有用，但由于光束傳播造成的根本限制，很難同時在各個方向的廣闊視野下獲得高分辨率OCT圖像。另一個挑戰(zhàn)是OCT圖像包含高水平的隨機噪聲，這可能會掩蓋生物醫(yī)學上的重要細節(jié)。

為了解決這些局限性，研究人員使用了包含拋物面鏡的光學設(shè)計。這種類型的鏡子通常出現(xiàn)在非成像應(yīng)用中，例如手電筒。它圍繞著燈泡，將光線引向一個方向。研究人員使用光學裝置將光線發(fā)送到另一個方向，樣本放置在燈泡放在手電筒中的位置。

這種設(shè)計使從多個視圖以非常廣泛的角度對樣品進行圖像成為可能。他們將視圖組合成一個高質(zhì)量的3D圖像，可以糾正失真、噪音和其他缺陷。

研究團隊聯(lián)合負責人Sina Farsiu在Optica上發(fā)表的工作通過克服硬件和軟件方面的重大工程挑戰(zhàn)，擴展了之前的研究，使OCRT能夠以3D工作，并使其更廣泛地適用。由于系統(tǒng)生成數(shù)萬到數(shù)百千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，必須開發(fā)一種基于最近在機器學習社區(qū)中成熟的現(xiàn)代計算工具的新算法。

研究人員通過使用它來成像各種生物樣本，包括斑馬魚和果蠅，證明了該方法的多功能性和廣泛適用性，它們是行為、發(fā)育和神經(jīng)生物學研究的重要模型生物。

他們還對氣管和食道的小鼠組織樣本進行了成像，以證明醫(yī)學診斷成像的潛力。使用3D OCRT，他們在不移動樣本的情況下獲得了高達±75°的3D視野。

除了減少噪聲偽影和糾正樣本誘導(dǎo)的扭曲外，OCRT本質(zhì)上還能夠計算出與傳統(tǒng)OCT中不太明顯的組織屬性的對比。研究人員現(xiàn)在正在探索如何縮小系統(tǒng)，并通過利用更快的OCT系統(tǒng)技術(shù)的最新發(fā)展和深度學習的進步來縮小系統(tǒng)并使其更快地進行實時成像。