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(xué)活檢”是一種比傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)成像高近百倍分辨率的光學(xué)相干層析成像技術(shù)(OCT),。它不需要切取待測組織樣品,,只需對活體進(jìn)行光掃描即可得到細(xì)胞分辨水平的組織斷層圖像,,分辨出細(xì)胞層次結(jié)構(gòu)和形態(tài),。
光學(xué)相干層析成像技術(shù)(OCT)作為一種新型的無損、高分辨光學(xué)斷層三維成像方法,,在生物,、醫(yī)學(xué)、材料等許多領(lǐng)域中具有非常重要的應(yīng)用,,是光學(xué)影像領(lǐng)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(shù)一直存在一個成像速度的瓶頸問題,。對于一些醫(yī)學(xué),、生物學(xué)上的快變過程,如果成像速度不夠快,、會導(dǎo)致圖像的模糊與失真,,從而難以進(jìn)行相關(guān)的分析。因此,,對快速動態(tài)過程的檢測,,成像速度起著至關(guān)重要的作用。但要實現(xiàn)實時高清三維光學(xué)相干層析成像,,當(dāng)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(jìn)一步提高光學(xué)相干層析成像的處理速度,成為目前相關(guān)領(lǐng)域的關(guān)注焦點,。
為了解決這個問題,,物理系博士后張曉等人在導(dǎo)師薛平教授指導(dǎo)下,獨辟蹊徑地提出一種新型的高速光計算方法,,首次應(yīng)用于光學(xué)相干層析成像并得到了實驗驗證,。新技術(shù)使用具有計算功能的光路,高速處理包含樣品三維結(jié)構(gòu)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(dāng)于1萬幀/秒高清圖像)的高速光學(xué)相干層析成像,,為實現(xiàn)實時三維高清光學(xué)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(xué)相干層析成像速度,。
清華大學(xué)物理系教授薛平研究組于2016年11月21日在《科學(xué)報告》(Scientific Reports)期刊在線發(fā)表題為《用于光學(xué)相干層析成像的光計算技術(shù)》的研究論文,,報道了這種新型基于光計算的高速光學(xué)相干層析系統(tǒng)。該領(lǐng)域著名媒體“光學(xué)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(jìn)行了為期一周的重點介紹,,認(rèn)為這是本領(lǐng)域的重要進(jìn)展,。