OCT 光学相干断层扫描（Optical Coherence Tomography）完整简介

OCT 光学相干断层扫描（Optical Coherence Tomography）完整简介

一、基础定义

OCT 是基于低相干光干涉的无创、非接触微米级层析成像技术，被称为光学活检；用近红外宽带光穿透样品，重建内部二维断层、三维立体图像，填补光学显微镜（浅、超高分辨率）与超声 / X 射线（深、粗分辨率）之间的检测空白。

• 诞生：1991 年 MIT 在《Science》发布视网膜成像，正式商用落地
• 核心优势：无辐射、无损、微米分辨率、实时成像、可光纤内窥传输

各类成像技术对比

OCT干涉仪基础光路

二、核心工作原理（迈克尔逊低相干干涉）

1. 分光：宽带近红外光源（800/1060/1310nm）经分束器分为两路
   • 参考臂：光打在固定 / 可移动反射镜，形成标准参考光
   • 样品臂：光束聚焦打入待测物体，不同深度结构产生背向散射光
2. 干涉：两路反射光汇合，仅光程差匹配光源相干长度时产生干涉信号
3. 信号解析：采集干涉光谱 / 强度，傅里叶换算出每一层深度反射信息，软件重构断层图像

• 轴向分辨率：1–10μm（由光源带宽决定）
• 成像穿透深度：生物组织 1–3mm，透明工业材料可达数厘米
• 检测精度：深度测量可达皮米级

三、三代主流技术路线

1. TD-OCT 时域 OCT（第一代，淘汰）

机械移动参考镜逐点扫描深度，速度极慢，仅老旧设备使用。

2. SD-OCT 谱域 OCT（医院主流，性价比）

固定参考臂，光谱相机一次性采集全深度干涉光谱，无需机械扫描；

• 速度：数万线 / 秒，成像清晰
• 适用：常规眼科门诊、皮肤科、工业薄膜测厚

3. SS-OCT 扫频源 OCT（高端旗舰，高增长）

波长高速扫频光源 + 平衡探测器，成像深度更大、信噪比更高、扫描速度数十万线 / 秒；

• 优势：穿透更深、抗散射、可高速三维成像
• 适用：眼底深层病变、冠脉腔内 IV-OCT、半导体 / 高端工业在线检测

OCT技术分类架构

四、系统核心硬件组成（光纤产业链强相关）

1. 光源（最高壁垒）：SLD 超发光二极管、扫频激光器（1310/1550nm 通信波段为主）
2. 干涉光路：光纤耦合器、偏振控制器、准直镜、扫描振镜
3. 传输光纤：单模光纤、内窥超细光纤（冠脉导管）
4. 探测模块：光谱线阵相机、平衡光电探测器、K-clock 同步时钟
5. 信号处理：高速采集卡、图像重建算法、AI 识别软件
6. 探头终端：眼科扫描头、血管内窥导管、工业线扫探头

五、两大核心应用赛道

（一）医疗 OCT（市场成熟、规模最大）

1. 眼科（最普及）

标配 SD-OCT/SS-OCT，筛查青光眼、黄斑病变、视网膜脱离、高度近视；测量视神经纤维层厚度，是眼底疾病金标准诊断设备。

2. 心血管 IV-OCT（腔内 OCT）

超细光纤导管送入冠状动脉，清晰识别血管斑块、血栓、支架贴壁情况，指导 PCI 介入手术，替代部分造影，精度远超血管内超声 IVUS。

3. 其他医疗场景

• 皮肤科：无创观测皮肤分层、医美渗透效果
• 牙科：牙釉质、根管、牙周内部成像
• 消化内镜、耳鼻喉、肿瘤术中光学活检

（二）工业 OCT（高速增量新赛道，光纤行业配套重点）

非接触无损在线质检，无辐射、不损伤样品：

1. 半导体 / 面板：晶圆薄膜厚度、芯片分层缺陷、显示屏多层膜、微裂纹检测
2. 新能源：锂电池多层隔膜、极片涂层均匀度、封装胶层测量
3. 精密光学：光纤预制棒、镀膜镜片、透镜层厚检测（光纤产业链配套）
4. 3C / 涂料：手机屏幕、汽车多层漆、光学胶层实时监测
5. 增材制造、激光焊接、复合材料内部探伤

工业OCT整机系统

六、OCT 与光纤行业的关联

1. 光路传输载体：整套 OCT 系统依靠单模光纤实现分光、传输、内窥探头光路，1310/1550nm 波段与通信光纤兼容；
2. 上游协同：扫频光源、光纤耦合器、特种内窥光纤属于光通信产业链延伸；
3. 下游交叉需求：光纤 / 预制棒制造企业配套工业 OCT 做在线厚度、缺陷检测；
4. 产业机会：光纤厂商可拓展 OCT 光纤组件、内窥光纤、工业检测整机业务。

七、核心优缺点

优势

1. 无创无辐射，可活体实时检测；
2. 微米级超高分辨率，远超超声、X 光；
3. 光纤柔性传输，可微型导管进入人体腔体；
4. 非接触检测，适合工业流水线在线监测。

局限

1. 穿透深度有限（不适合厚浑浊组织 / 材料）；
2. 浑浊介质散射严重会降低成像质量；
3. SS-OCT 扫频光源、高速探测器成本高，高端设备价格昂贵。