傳統(tǒng)的臨床影像方法包括超聲、X光CT和核磁共振成像MRI等。而國際上新出現(xiàn)的“光學活檢”是一種比傳統(tǒng)醫(yī)學成像高近百倍分辨率的光學相干層析成像技術(OCT)。它不需要切取待測組織樣品,只需對活體進行光掃描即可得到細胞分辨水平的組織斷層圖像,分辨出細胞層次結構和形態(tài)。
光學相干層析成像技術(OCT)作為一種新型的無損、高分辨光學斷層三維成像方法,在生物、醫(yī)學、材料等許多領域中具有非常重要的應用,是光學影像領域的研究熱點。
但在薛平教授研究組研制成果出現(xiàn)之前,OCT技術一直存在一個成像速度的瓶頸問題。對于一些醫(yī)學、生物學上的快變過程,如果成像速度不夠快、會導致圖像的模糊與失真,從而難以進行相關的分析。因此,對快速動態(tài)過程的檢測,成像速度起著至關重要的作用。但要實現(xiàn)實時高清三維光學相干層析成像,當前每秒數(shù)百幀的成像速度仍然不夠。其中的瓶頸在于圖像數(shù)據(jù)處理速度受限于現(xiàn)有圖像傳感器(CCD)獲取數(shù)據(jù)的速度及中央處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)的運算速度。如何進一步提高光學相干層析成像的處理速度,成為目前相關領域的關注焦點。
為了解決這個問題,物理系博士后張曉等人在導師薛平教授指導下,獨辟蹊徑地提出一種新型的高速光計算方法,首次應用于光學相干層析成像并得到了實驗驗證。新技術使用具有計算功能的光路,高速處理包含樣品三維結構信息的海量數(shù)據(jù),徹底擺脫了傳統(tǒng)方法中圖像傳感器(CCD)和高性能中央處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)的運算速度對成像速度的制約,實現(xiàn)了1000萬次線掃描/秒(相當于1萬幀/秒高清圖像)的高速光學相干層析成像,為實現(xiàn)實時三維高清光學相干層析成像提供了一條全新的道路。
目前,這是世界上最快的光學相干層析成像速度。
清華大學物理系教授薛平研究組于2016年11月21日在《科學報告》(Scientific Reports)期刊在線發(fā)表題為《用于光學相干層析成像的光計算技術》的研究論文,報道了這種新型基于光計算的高速光學相干層析系統(tǒng)。該領域著名媒體“光學相干層析成像新聞”(Optical Coherence Tomography News)將該成果列為“每周特色”(feature of the week),進行了為期一周的重點介紹,認為這是本領域的重要進展。