光干渉断層計 (OCT)(ひかりかんしょうだんそうけい、、略称: OCT)は、光の干渉現象を利用して、生体組織などの内部構造を数マイクロメートル(μm)の高分解能で非侵襲的に断層画像化する画像診断手法、およびその装置である。
主に眼科領域における網膜の診断で広く普及しているほか、循環器内科における血管内イメージングや皮膚科、消化器科など幅広い医療分野で応用されている。
歴史 OCTの技術は、1991年にマサチューセッツ工科大学 (MIT) のジェームズ・フジモト (James G. Fujimoto) 、デビッド・ファン (David Huang) らの研究グループによって『Science』誌上で報告された。初期のシステムは生体外組織の測定から始まり、その後急速に技術革新が進み、現在ではin vivo(生体内)でのリアルタイム3次元イメージングが可能となっている。
原理 OCTは、マイケルソン干渉計を基本構成とし、光源としてコヒーレンス長(可干渉距離)が短い「低コヒーレンス光(超ルミネッセントダイオードや広帯域波長掃引光源など)」を用いることを特徴とする(低コヒーレンス干渉法)。
光源から発せられた光はビームスプリッターで「参照光(reference arm)」と「測定光(sample arm)」に分割される。測定光が生体組織などの試料に照射され、その内部の各層で反射・後方散乱して戻ってきた光と、参照ミラーから反射して戻ってきた参照光を重ね合わせる。このとき、両者の光路長が光源のコヒーレンス長の範囲内で一致した場合にのみ強い干渉信号が得られる。この原理(コヒーレンスゲート)を利用することで、試料の深さ方向における反射強度の分布(Aスキャン)を高精度に測定することができる。
OCTの種類と進化 OCTの技術は、深さ方向(Z軸)の走査方法によって大きく以下の世代に分けられる。
タイムドメインOCT (TD-OCT) 初期のOCTシステム。参照ミラーを機械的に前後に移動させることで光路長を変化させ、深さ方向の走査を行う方式。機械的な駆動部が必要なため、スキャン速度に限界があった。
フーリエドメインOCT (FD-OCT) 参照ミラーを固定したまま、干渉光のスペクトル成分を解析し、それをフーリエ変換することで一度に深さ方向の情報を取得する方式。TD-OCTに比べて測定速度と感度が飛躍的に向上した。現在主流となっている方式であり、以下の2種類に大別される。
スペクトラルドメインOCT (SD-OCT): 広帯域光源を用い、干渉光を回折格子で分光して高速なラインセンサー(CCDやCMOSなど)で一括検出する方式。眼科領域で広く普及している。 波長掃引型OCT (Swept-Source OCT: SS-OCT): 出力波長を高速に連続変化(掃引)させることができる波長掃引光源を用い、干渉光の強度の時間変化を単一の光検出器で計測する方式。SD-OCTよりもさらに深部の画像化が可能であり、循環器領域(血管内OCT)や次世代の眼科機器で採用されている。
機能的OCT 単なる形態(構造)の画像化を超えて、生体組織の機能的情報や動態を取得するための拡張技術も研究・実用化されている。
ドップラーOCT (Doppler OCT: DOCT): 光のドップラー効果を利用し、干渉信号の位相変化から赤血球などの移動速度を計測する技術。造影剤を使用せずに網膜の微小血管網や血流の動態を高解像度で可視化することが可能である(光干渉断層血管撮影:OCTAへの応用など)。 偏光敏感型OCT (PS-OCT): 組織の複屈折性を利用して、コラーゲン線維などの特定の構造を強調して画像化する技術。
脚注
関連項目 干渉 (物理学) 眼科学 超音波検査 - 音波を用いた同様の断層画像化法