近日，上海交通大学CIIIC实验室在Optics and Laser Technology上发表了关于血管内偏振敏感成像的最新研究成果。上海交通大学博士生王子豪和博士后杨钒为论文的共同第一作者。

研究背景

心血管疾病是全球主要的死亡原因之一。传统血管内OCT仅依赖组织背向散射光，在动脉粥样硬化斑块检测方面存在局限性。偏振敏感OCT (PS-OCT)能够进一步提供局部双折射与偏振均匀度等信息，能够同时提供斑块结构和组织成分信息。然而既往导管型PS-OCT系统存在系统稳定性较差、成像缓慢以及深度分辨能力有限等问题。针对上述瓶颈，研究团队构建了基于保偏光纤的偏振敏感系统 (PMF-PS-OCT)，并结合用于血管内的微分穆勒矩阵方法，实现了冠状动脉粥样硬化斑块偏振成像。

研究贡献

本研究提出了一套居于微分穆勒矩阵方法的PMF-PS-OCT成像方案，兼顾系统简单化、稳定性、偏振信息重建效率与组织学可验证性。主要贡献如下：

1.提出用于快速提取血管内偏振信息的微分穆勒矩阵方法 (dMM)，对比传统极化分解方法 (PD)，在保证几乎相同信息计算准确度的前提下，将双折射图像重建速度提升约8倍。

2.实现了基于PMF-PS-OCT系统的本地双折射提取，并证明其在斑块识别与表征上优于传统累积双折射。

3. 发现PMF-PS-OCT可系统性表征纤维斑块、巨噬细胞、钙化斑块以及薄、厚纤维帽粥样斑块的偏振特征，且与组织切片具有很好的一致性。

研究内容

研究人员搭建了一套200 kHz扫频光源的PMF-PS-OCT系统，利用长保偏光纤实现正交偏振态在深度方向分离，并在同一系统中同步重建OCT强度图、本地双折射图和偏振均匀度图。如图1所示。

图1 PMF-PS-OCT系统与重建图像

在偏振信息重建上，如图2所示，通过实验定量对比了dMM方法与经典PD方法。两种方法对双折射的计算和偏振图像重建具有高度的一致性，且dMM方法单帧双折射图像重建时间相较于PD方法速度提升了8倍。

图2 dMM算法与PD算法的血管内成像实验结果对比

研究人员进一步定量验证了PMF-PS-OCT重建组织本地双折射的能力。如图3所示，与累积双折射相比，PMF-PS-OCT系统所计算的本地双折射能够更清晰地描绘血管中膜边界，其中膜边界梯度至少提高3倍，并且由本地双折射测得的中膜厚度与组织学结果呈良好一致性。

图3 PMF-PS-OCT本地双折射重建性能验证

在斑块成分分析方面，如图4和5所示，表征了纤维斑块、巨噬细胞、钙化斑块、薄/厚纤维帽粥样斑块的双折射和偏振均匀度特征并与组织切片进行了对比分析。实验结果证明了本研究在动脉粥样硬化斑块识别与检测方面的有效性，凸显了其在临床应用中的潜力。

图4 纤维斑块、巨噬细胞和钙化斑块的偏振成像结果

图5 薄/厚纤维帽粥样硬化斑块的偏振成像结果

作者：上海交通大学CIIIC实验室

论文原文：

Wang Z, Yang F, Huang J, Sun Y, Wu J, Wang Y, Tu S. Rapid depth-resolved polarization imaging of atherosclerotic plaques with polarization-maintaining fiber-based polarization-sensitive OCT. Optics & Laser Technology. 2026,201:115224.