光譜擴(kuò)展線場(chǎng)光學(xué)相干斷層掃描血管成像（SELF-OCTA）是一種新型的低成本成像技術(shù)，旨在解決傳統(tǒng)OCTA在橫向采樣率和信噪比之間的固有權(quán)衡問(wèn)題。該技術(shù)通過(guò)光譜編碼并行采樣的方式，在不犧牲微血管分辨率的前提下，顯著擴(kuò)展了成像視野，并提高了對(duì)慢速血流的靈敏度。同時(shí)，SELF-OCTA支持多間隔時(shí)間掃描，實(shí)現(xiàn)了血流速度的量化，為微循環(huán)相關(guān)疾病的早期診斷提供了強(qiáng)大工具。本研究在人體皮膚和視網(wǎng)膜上進(jìn)行活體實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了其在高分辨率血管成像中的優(yōu)勢(shì)。

本論文由Si Chen、Kan Lin、Xi Chen、Yukun Wang、Chen Hsin Sun、Jia Qu、Xin Ge、Xiaokun Wang和Linbo Liu共同完成，題為“Spectrally extended line field optical coherence tomography angiography”，于2025年發(fā)表在《Opto-Electronic Advances》。

重要發(fā)現(xiàn)
01SELF-OCTA的工作原理與設(shè)計(jì)理念
SELF-OCTA的核心創(chuàng)新在于其光譜編碼并行采樣機(jī)制。在傳統(tǒng)OCTA的點(diǎn)掃描方式中，橫向采樣是順序進(jìn)行的，導(dǎo)致視野（FOV）與采樣密度之間存在矛盾：要么限制視野以保持高密度采樣，要么犧牲毛細(xì)血管細(xì)節(jié)來(lái)滿足視野需求。SELF-OCTA通過(guò)在線場(chǎng)中引入棱鏡組，將多色光束橫向分散成一條線場(chǎng)，并將干涉光譜分割成M個(gè)等間距的譜帶（例如M=16或9）。每個(gè)譜帶對(duì)應(yīng)一個(gè)橫向圖像位置，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)位置的同步采樣。掃描時(shí)，線場(chǎng)沿快軸（X軸）機(jī)械移動(dòng)，而慢軸（Y軸）通過(guò)光譜編碼在多個(gè)周期內(nèi)“組裝”圖像。這種設(shè)計(jì)使得采樣步長(zhǎng)Δy可以擴(kuò)展為L(zhǎng)·r（其中r為相鄰位置間距，L為整數(shù)），從而將橫向采樣率提高L倍。例如，當(dāng)L=2時(shí)，視野擴(kuò)大一倍；L=3時(shí)，視野擴(kuò)大三倍，且總采集時(shí)間不變。

04系統(tǒng)性能與噪聲控制
SELF-OCTA在信噪比（SNR）方面也有顯著提升。由于線場(chǎng)設(shè)計(jì)允許更高的總輸入功率（但單點(diǎn)功率密度不變），且信號(hào)在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)平均，噪聲水平降低。在1310納米皮膚成像系統(tǒng)中，SELF配置的SNR達(dá)106.1分貝，與點(diǎn)掃描配置（106.3分貝）相當(dāng)，但最大允許曝光（MPE）限值提高近一倍。在850納米視網(wǎng)膜系統(tǒng)中，SELF配置的SNR略高于點(diǎn)掃描配置（99.1分貝 vs. 97.4分貝）。這種改進(jìn)尤其適用于慢血流血管的檢測(cè)，如在糖尿病視網(wǎng)膜病變中常見(jiàn)的微動(dòng)脈瘤。

創(chuàng)新與亮點(diǎn)
SELF-OCTA的首要?jiǎng)?chuàng)新是突破了傳統(tǒng)OCTA在視野、采樣密度和間隔時(shí)間之間的“鐵三角”限制。臨床中，OCTA往往因采樣率不足而被迫在廣視野成像中犧牲毛細(xì)血管細(xì)節(jié)，或因SNR限制而無(wú)法量化血流。SELF-OCTA通過(guò)光譜編碼并行采樣，將橫向采樣率提高L倍，從而在不增加硬件成本的前提下，實(shí)現(xiàn)了視野擴(kuò)展和高分辨率兼得。

其次，該論文提出了一種全新的成像模態(tài)——光譜擴(kuò)展線場(chǎng)OCTA。該技術(shù)利用標(biāo)準(zhǔn)OCTA硬件，通過(guò)軟件算法優(yōu)化掃描協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了多間隔時(shí)間編碼。這不僅降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，還使流速量化在常規(guī)臨床設(shè)備上成為可能，避免了超高速原型機(jī)的高成本問(wèn)題。

在光學(xué)生物醫(yī)療領(lǐng)域，SELF-OCTA的價(jià)值體現(xiàn)在其實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中。例如，在糖尿病視網(wǎng)膜病變的篩查中，廣視野成像可全面評(píng)估周邊視網(wǎng)膜病變，而高動(dòng)態(tài)范圍流速圖能早期發(fā)現(xiàn)血流異常，早于形態(tài)學(xué)變化。此外，在皮膚微循環(huán)監(jiān)測(cè)中，該技術(shù)有助于研究心血管疾病或癌癥相關(guān)的血管改變。通過(guò)提升成像可及性，SELF-OCTA有望成為基層醫(yī)療的一線檢查工具，推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展。

總結(jié)與展望
SELF-OCTA技術(shù)通過(guò)光譜編碼和并行采樣，成功解決了OCTA在視野、分辨率和功能量化方面的瓶頸，為下一代血管成像奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。其低成本、易實(shí)現(xiàn)的特性，使得廣視野、高分辨率定量成像有望普及到更廣泛人群，提升微循環(huán)相關(guān)疾病的篩查和管理效率。

未來(lái)，該技術(shù)可在多個(gè)方向進(jìn)一步發(fā)展：首先，通過(guò)優(yōu)化掃描協(xié)議或使用多伽遼掃描儀，縮短最小間隔時(shí)間，進(jìn)一步擴(kuò)展流速動(dòng)態(tài)范圍；其次，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法提升部分光譜數(shù)據(jù)的軸向分辨率；最后，推動(dòng)其在心血管、神經(jīng)退行性疾病等多系統(tǒng)中的應(yīng)用。隨著硬件輕量化和算法自動(dòng)化，SELF-OCTA或?qū)⒊蔀榕R床常規(guī)工具，助力早期診斷和個(gè)性化治療。