據麥姆斯咨詢報道，近期，波蘭物理科學研究所旗下的國際轉化眼科研究中心的研究人員開發了一種基于多點氣壓脈沖的光學相干斷層掃描（OCT）成像系統，可以同時追蹤人類眼睛角膜九個位置的機械響應變化。這使得評估眼睛角膜不對稱性成為可能，對于圓錐角膜的評估與診斷尤為重要。
注：基于氣壓脈沖的光學相干斷層掃描成像指的是利用非接觸式氣壓脈沖（Air-puff）對眼球角膜施加瞬間溫和的動態氣壓刺激，并同步結合光學相干斷層掃描成像，以微米級分辨率實時捕捉和量化眼部組織在受力后形變過程的先進在體檢測技術。
多點氣壓脈沖OCT成像概念
研究團隊表示，多點氣壓脈沖OCT成像技術是實現更加精準、無創的眼睛角膜生物力學特性評估的重要一步，有望提升對圓錐角膜等疾病的早期檢測和長期監測能力。圓錐角膜是一種角膜逐漸變薄并發生形變的眼部疾病。
近年來，評估眼部組織的物理特性和生物力學性能在現代眼科學中變得越來越重要，因為這些參數能夠揭示在明顯結構異常出現之前已經發生的早期病理變化。然而，對角膜生物力學性質進行精確測量仍然面臨較大的技術挑戰。
上述多點氣壓脈沖OCT成像方法發表于Biomedical Optics Express期刊，論文題目為：Single-shot, depth-encoded multiplexed OCT for multi-spot tracking of induced transient corneal dynamics。研究團隊利用了掃頻源OCT平臺的技術成果，其中基于垂直腔面發射激光器（VCSEL）的光源顯著提升了OCT成像系統可獲得的相干長度，從而擴展了成像深度能力。
在此基礎上，研究團隊進一步結合了空間分集復用（space-division multiplexing, SDM）技術。該技術最初源于數據通信領域，在本研究中被重新用于光學計量，實現多個空間位置的同步測量。
傳統的OCT系統通常采用單束探測光對角膜進行掃描，而多點氣壓脈沖OCT成像系統則通過多個探測光束同時作用于角膜的不同測量位置。利用深度編碼技術對不同位置返回的信號進行區分，因此新系統無需依次掃描各個區域，而是在一次OCT采集中同時獲取多個空間點的數據。
多點OCT成像系統的光機設計
研究過程中，團隊采用眼科醫生測量眼內壓時常用的氣壓脈沖刺激方式，對角膜施加瞬時機械力，并同步監測九個位置的形變響應，包括1個角膜中央區域和8個周邊區域。
研究團隊指出，多位置同步測量不僅能夠確定角膜發生了多大程度的形變，還可以精確定位組織響應最強的位置，并判斷這些局部響應是否可能反映角膜局部生物力學弱化。
由于9個測量點的數據是在同一時間窗口內獲得，多點氣壓脈沖OCT成像系統避免了傳統順序掃描過程中由于時間差異導致的不一致性，從而更加真實地呈現角膜受到外部機械刺激后的動態響應過程。
研究人員Karol Karnowski表示：“我們希望捕獲的用于評估角膜機械非對稱性的形變過程僅持續約20毫秒，而且該測量過程無法重復。因此，同時獲取多個位置的角膜響應是該方法的核心特征。實現這一目標需要極高的時間分辨率，而現有技術要么無法達到這樣的時間分辨率，要么空間覆蓋范圍受到限制。”
研究結果揭示了眼睛角膜在氣壓刺激下出現的一些此前未被充分認識的生物力學響應細節。研究人員發現，角膜形變過程并非只有單一階段，而是在氣壓脈沖作用后出現了兩個明顯可區分的形變階段。
由于系統能夠以高時間分辨率同時記錄9個空間位置的數據，研究人員無需通過多個時間點的順序掃描進行間接推斷，而是能夠直接觀察這一動態現象。這體現了該技術在揭示微妙生物力學過程方面的潛力。
在完成眼睛角膜驗證后，研究人員認為，該方法未來的應用范圍可能不僅限于眼科領域。例如，該技術對于研究其它類型的軟組織同樣具有潛在價值，尤其適用于那些快速機械變化過程難以通過傳統成像技術可靠捕獲的場景。此外，在傳統順序掃描可能引入明顯時間誤差的應用中，該方法也具有優勢。
研究人員表示：“隨著該技術進一步成熟并完成臨床驗證，它有望成為眼科診斷工具的重要補充，使臨床醫生能夠更早發現角膜生物力學異常，更精準地監測疾病進展，并支持更加科學合理的治療決策。”
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