据中国激光杂志社网，于2023年06月06日报道，今天是“全国爱眼日”，主题是“关注普遍的眼健康”。的确，近年来眼部健康及疾病治疗已经越来越受到大众重视。

        眼科光学相干断层扫描（OCT）系统是一种医疗成像技术，能够提供高分辨率、非接触式的眼部图像，被广泛用于多种眼部疾病的诊断、监测和治疗。近日，奥地利维也纳医科大学研究人员发现，垂直腔面发射激光（VCSEL）二极管、这种常用于电信和激光雷达的光源，可以成为扫描源OCT系统的低成本替代品，从而推动眼科OCT系统在家庭等眼科诊所外的应用。

        相关研究成果以“Thermally tuned VCSEL at 850?nm as a low-cost alternative source for full-eye SS-OCT“为题发表在Optics Letters上。

        研究团队成员、论文第一作者Milana Kendrisic指出，OCT已成为眼科领域的标准成像工具，被广泛用于诊断和监测青光眼、黄斑变性以及与糖尿病相关的视网膜病变等疾病。然而，高昂的激光源价格和OCT系统的复杂性限制了其在医院之外的推广应用，例如家庭或护理点使用。

        虽然单模VSCEL通常使用恒定电流工作，但研究人员通过改变电流来实现扫描源OCT所需的波长或颜色变化；并结合VCSEL和先进的后处理算法对OCT进行了自定义设置。该装置设置完成后，研究人员对一名健康志愿者进行了全眼扫描。

        “我们希望开发一种低成本的OCT设备，可以在全科医生的办公室、药房甚至超市使用，让人们无需去医院就能进行眼部检查，” Milana Kendrisic表示，“它还可以在家里为黄斑变性患者或糖尿病患者提供眼睛健康监测治疗，及早发现异常变化，避免视力丧失。”

        VCSEL二极管：眼部OCT成像低成本激光源替代方案

        扫描源OCT是一种相对较新的方法，于2010年应用于临床眼部成像。它使用随时间变化波长的激光，实现眼睛多个部位的高质量可视化。虽然这种新方法展示了更好理解和诊断眼部疾病的细节，但扫描源激光器通常要花费数万美元，成本极高。

        在这项新工作中，研究人员尝试探索使用更便宜的VCSEL二极管来代替昂贵的扫描源激光器。不过虽然VCSEL二极管通常会产生特定波长的激光输出光束，但如果二极管的工作温度发生变化，输出波长也会发生变化。

        “我们的想法是利用波长随温度变化的不利影响，使这些二极管可用于OCT，” Milana Kendrisic表示，“我们故意通过在短时间内将驱动电流增加到超出其原始规格的高值来诱导温度变化，然后进入冷却期，以避免二极管材料的劣化，这使我们能够在比其他方式更宽的带宽上调谐二极管。”

        尽管其他研究小组已经证明VCSEL可用于OCT，但这些系统并不是为眼部成像而设计的。由于眼睛大部分充满了水，研究人员使用了在850nm处工作的VCSEL，这一波长不会被水强烈吸收，使得激光穿过眼睛到达视网膜并返回探测器，而不会因吸收丢失信号。

        “如果批量购买，这些激光二极管的成本可能低至几美元，并且可以实现从角膜到视网膜的整个人眼长度的大范围测量。”Milana Kendrisic进一步补充道。

        新装置性能可与商业OCT系统相媲美

        在找到不损坏激光器的情况下增加VCSEL电流的最佳方法、同时确保成像的最佳分辨率后，研究人员将其整合到用于眼科OCT成像的光学装置中（图1）。

        该系统包括一些保持系统性能的额外组件和先进的后处理算法，在灵敏度和成像深度方面表现良好。

        接下来，研究人员通过使用该系统对健康志愿者的眼睛进行成像测试，并能够提取生物特征信息，例如眼轴长度和和前房深度，其轴向精度可与商业OCT系统相媲美。研究结果还显示了该技术在用于安全目的的生物识别眼扫描仪系统中的潜力。

        对于未来前景，Milana Kendrisic评价道：“尽管基于VSCEL的系统在图像质量方面存在一些局限性，但它们仍有可能扩大诊断成像的使用范围，并在没有或负担不起传统OCT系统的领域改善患者护理。我们的研究强调了这项技术在眼科领域的应用，但降低OCT设备的价格也将使OCT技术更容易引入医疗、技术等其他领域。”

        在基于VSCEL的系统商业化用于眼科检查之前，需要进行大规模的临床研究和源寿命测试，以证明该系统的临床相关性和使用寿命。

       相信随着技术的不断进步和成本的降低，新型眼科OCT系统会越来越普及，并有望进入家庭护理和全民眼健康领域，为更多人提供方便的眼部检查服务。