《International Journal of Imaging Systems and Technology》：Development and Diagnostic Potential of a Handheld Probe Polarization-Sensitive Optical Coherence Tomography in Oral Mucosa Imaging
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通过常规筛查早期检测口腔癌至关重要。因此，开发非侵入性、高分辨率且成本效益高的筛查工具，以提供实时在体口腔健康成像，至关重要。本研究旨在展示一种手持式探头（偏振敏感光学相干断层扫描PS-OCT）在人类口腔中的应用。研究人员设计了一种手持式PS-OCT探头，长度
通过常规筛查早期检测口腔癌至关重要。因此，开发非侵入性、高分辨率且成本效益高的筛查工具，以提供实时在体口腔健康成像，至关重要。本研究旨在展示一种手持式探头（偏振敏感光学相干断层扫描PS-OCT）在人类口腔中的应用。研究人员设计了一种手持式PS-OCT探头，长度为180?mm，直径为12.7?mm，重量为440?g。该设备在10?s内捕获口腔的三维图像，并生成正面投影图像以可视化散射和双折射的分布。研究人员对四名志愿者的口腔高风险区域进行了在体测量，并对两名口腔癌患者进行了离体测试。该手持式探头成功识别了口腔内的多种微结构，包括下唇黏膜、下牙龈、颊黏膜、舌下区和舌部。口腔黏膜的不同层次，包括上皮层、固有层和基底膜，均被清晰识别。此外，八名临床医生使用手持式PS-OCT图像评估了他们区分正常口腔黏膜和癌性黏膜的能力。整合正面散射图和双折射图相比单独使用正面散射图表现出更优异的性能，实现了更高的特异性（83.3% vs. 55.0%，p?=?0.03）和准确性（81.3% vs. 58.8%，p?=?0.011）。手持式探头PS-OCT作为口腔筛查工具显示出巨大潜力，为临床环境中早期口腔癌检测提供了一种实用且非侵入性的解决方案。
论文解读
研究背景、存在问题与研究动机
口腔癌的早期检测对于降低发病率和死亡率至关重要，但由于早期病变常无症状且难以与常见良性病变鉴别，临床诊断面临挑战。当前主要筛查手段如视诊和触诊具有主观性，依赖经验丰富的临床医生，而活检虽为金标准但具有侵入性、耗时且不适用于实时评估。传统医学影像技术如X射线计算机断层扫描（CT）和超声检查设备庞大、成本高，且分辨率和灵敏度不足以指导口腔活检。因此，迫切需要开发一种非侵入性、高分辨率、成本效益高的实时成像方法，用于口腔筛查和活检指导。
光学相干断层扫描（OCT）作为一种新兴技术，可提供非侵入性、高分辨率的横截面图像，能够检测口腔黏膜病变及上皮下微观结构。然而，传统OCT在口腔肿瘤学中的临床应用仍存争议，主要因为其仅能使用有限的B扫描图像代表整个肿瘤，缺乏对肿瘤周围基质组织变化（如胶原纤维重塑和双折射特性）的评估。偏振敏感OCT（PS-OCT）作为OCT的功能扩展，可通过分析反射光的偏振态测量样本的双折射，从而指示与疾病相关的结构改变。已有研究在动物模型中证明PS-OCT对早期口腔鳞状细胞癌（SCC）具有高灵敏度和特异性，但缺乏适用于人类口腔临床筛查的便携式探头。基于此，研究人员开发了配备紧凑型手持式探头的PS-OCT系统，旨在实现实时、非侵入性的人体口腔黏膜成像，并通过双折射映射辅助病变鉴别。
本研究由国立阳明交通大学招募4名健康志愿者，并在台北荣民总医院对2名经活检证实为口腔癌的患者进行手术切除后离体扫描。主要关键技术方法包括：偏振敏感OCT系统构建，采用中心波长1300?nm、调谐范围100?nm的扫频激光源（100?kHz），通过偏振控制器和偏振器确保水平线性偏振光进入保偏（PM）光纤构成的马赫-曾德尔干涉仪；样本臂使用双轴振镜和定制4-f物镜探头，经45°四分之一波片（QWP）将入射光转换为圆偏振光，反射光因样品双折射变为椭圆偏振光，参考臂经22.5° QWP后产生等水平（H）和垂直（V）分量的45°线偏振光；干涉信号由偏振分束器（PBS）分离后经平衡探测器（BD）采集，高速数字化仪同步采样，经K线性化、傅里叶变换等后处理获得OCT强度（R）和相位延迟（δ）值，进而生成散射系数和双折射值的正面（enface）投影图。手持式探头重440?g，刚性管部长180?mm、直径12.7?mm，轴向分辨率16.5?μm，横向分辨率9?μm，最大扫描视场（FOV）直径约8?mm。为评估诊断能力，8名临床医生分别在仅使用正面散射图和使用正面散射图+正面双折射图两种条件下对42个正常黏膜亚区和21个癌性黏膜亚区进行正常/癌性分类。
研究结果
3.1 下唇：下唇黏膜图像显示健康部位与结痂部位对比，健康部位具有更明显的双折射特性和更薄的上皮层（EP），结痂部位EP层增厚、双折射减弱。通过2D横截面强度图和相位延迟图可清晰识别EP层、固有层（LP）及基底膜（BM）分界。
3.2 牙龈：为咀嚼黏膜，PS-OCT识别出高反射的角化层（KL）、EP、BM和LP。不均匀的OCT强度信号提示致密纤维结构，相位延迟图像显示更显著的有序胶原纤维特征，表明牙龈内强双折射特性。炎症牙龈（图S2）显示EP层增厚，中心区域双折射增高，与健康牙龈可区分，支持非侵入性监测牙龈健康。
3.3 颊黏膜：探头可分辨颊黏膜的精细结构，相位延迟图像揭示组织双折射特性。受损颊黏膜（图S3，因长期正畸装置暴露）显示EP层显著增厚，相位延迟变化减少，提示双折射特性改变，可作为组织损伤或适应的诊断标志。
3.4 舌下区：手持式PS-OCT快速识别EP、BM和LP层。舌系带（TF）组织区域的双折射低于周边，可能源于胶原纤维取向差异。唾液在聚乙烯（PE）塑料膜上积聚导致EP层上方强高反射信号。
3.5 舌：舌背角化鳞状上皮限制PS-OCT穿透深度，仅可见LP浅层，但仍能清晰显示EP层。正面强度图和双折射图均可见圆形结构，被识别为菌状乳头，在双折射图中更为明显。口腔SCC（图7）显示肿瘤呈现强散射的簇状突起，周边双折射增强而内部减弱，表明肿瘤结构组成并提供诊断特征。表1总结了不同口腔黏膜的图像特征。
3.6 临床医生对手持式PS-OCT的评估：基于42个正常黏膜和21个癌性黏膜的正面亚区，8名临床医生的诊断结果显示：仅用正面散射图的总体灵敏度62.5%（95% CI [47.0, 75.8]）、特异性55.0%（95% CI [39.8, 69.3]）、准确性58.8%（95% CI [47.8, 68.9]）；使用正面散射+正面双折射图的总体灵敏度79.2%（95% CI [59.5, 90.8]）、特异性83.3%（95% CI [64.1, 93.3]）、准确性81.3%（95% CI [68.1, 89.8]）。特异性（p=0.03）和准确性（p=0.011）的差异具有统计学意义，灵敏度无显著差异（p=0.265）。Fleiss' kappa值显示仅使用散射图时观察者间一致性极低（0.088，p=0.142），而增加双折射图后一致性提高至0.368（p<0.001），表明双折射信息有助于建立更一致的诊断共识。
讨论与结论
讨论部分指出，单纯OCT可能不足以检测早期口腔病变，而PS-OCT通过添加双折射信息增强了对比度和敏感性。本研究的探头具有轻巧手持设计、前视型扫描、较大FOV（8?mm）和良好分辨率，无需铰接臂或头托，易于临床操作。与现有手持式OCT探头相比（表3），首次集成了正面双折射映射、无外源性对比剂增强的鉴别能力，并通过多读者分析验证了诊断性能。在口腔不同黏膜类型（如唇、牙龈、颊、舌下、舌）及SCC组织中均能区分健康与病变区域（如瘢痕、炎症、损伤）。SCC肿瘤周边高双折射、内部低双折射的特征为首次报道，可能作为有价值指标。然而，研究存在样本量小、硬腭区域因解剖结构难以垂直入射（未来可设计侧视探头解决）、PE塑料膜产生唾液伪影（未来使用一次性探头）、临床医生间差异（需更多培训和自动分析系统）等局限。结论部分翻译：总之，研究人员展示了一种用于人体口腔在体扫描的新型手持式探头PS-OCT。该探头具有更宽的视场、前视设计、真正的手持机制以及额外的成像能力，共同使其在常规临床使用中极具实用性。该成像系统可即时显示二维组织分层结构，并在10?s内提供待测部位的三维投影图像，证明其架构开发适用于临床。借助正面散射图和双折射图，可良好识别人类口腔黏膜的不同结构，如EP、LP、BM、菌状乳头甚至口腔SCC。由于正面投影更清晰地表达了样本的结构特征，病变模式和边界无需外源性造影剂即更明显。然而，仍需在更多人体中进一步验证其在日常临床实践条件下的可用性和稳定性。该论文发表在《International Journal of Imaging Systems and Technology》。
