拉斯克奖：James Fujimoto, Eric Swanson和David Huang因发明光学相干断层扫描(OCT)获奖

　　三位教授因在光学相干断层成像（OCT）方面的重要工作而获奖。OCT改变了眼科检查标准，在视网膜成像，血管成像等领域发挥重要作用

　　

电子研究实验室(RLE)首席研究员James Fujimoto博士，麻省理工学院Deshpande技术创新中心的导师Eric Swanson和俄勒冈健康与科学大学眼科学教授David Huang因其在光学相干断层扫描方面的开创性工作而获得2023年拉斯克-德贝基临床医学研究奖。 

拉斯克奖被认为是生物医学研究领域最负盛名的奖项之一，旨在表彰那些“在理解、诊断、治疗、治愈和预防人类疾病方面取得重大进展”的个人。拉斯克奖的大部分获得者后来都获得了诺贝尔奖。根据拉斯克基金会的介绍，Fujimoto、Huang和Swanson“发明光学相干断层扫描(OCT)而获奖，这项技术彻底改变了眼科领域——实现了快速检测损害视力的视网膜疾病”。 

在OCT发明之前，诊断眼科疾病的标准方法是有限的。20世纪90年代初，电气工程师和先进激光技术专家藤本与卫星通信工程师斯旺森(当时在麻省理工学院林肯实验室)和医学博士研究生黄合作，设计了一种更好的疾病诊断方法。利用一种被称为干涉测量法的光学技术，他们首次开发了一种可以对活体视网膜的三维微观结构进行成像的技术。他们的研究成果于1991年发表在《科学》杂志上，彻底改变了眼科领域，并使检测疾病和监测治疗的方法更加精确。 

藤本说:“我很荣幸能成为这个奖项的获得者之一。“OCT代表了涉及科学家、工程师、临床社区和行业的多学科合作伙伴关系长达数十年的努力。我们很感激有机会帮助改善病人的护理，并真诚地感谢激光基金会。”

用光的回声改变眼科检测

在理解光学相干层析成像的工作原理时，可以借助回声波的成像方法进行类比。OCT实际上是超声波或雷达的光学模拟。它不是通过测量声音，而是通过测量反射或散射光的回声延迟，从而对原位组织或材料的内部微观结构进行成像。

由于光的波长短，使用光进行OCT成像可以获得更高的微观分辨率。然而，与传播速度较慢且波长长的声音相比，使用光会带来一些棘手的技术问题。

“光速非常快，”藤本说。“从月球发出的光到达地球需要1.3秒。因此，为了测量生物组织中非常小尺寸的回声时间延迟，需要采用极高精度的测量技术。”

为了解决这些问题，藤本、Swanson和Huang发挥了各自不同的背景优势。他们发现红外光可以很好地穿透人体组织，并且干涉测量法可以达到所需的高分辨率和灵敏度。这使得测量反射或散射红外光波的“回波时间”成为可能，从而创建出具有微观分辨率的组织内部结构的三维图像。

进行光学活检

这项技术不是超声波、CT或MRI的替代品，而是一种具有独特优势和互补优势的不同工具。核磁共振、CT和超声波可以穿透身体深处，形成全身图像，但分辨率有限。OCT可以进行“光学活检”，以显微分辨率成像地下结构，而无需切除和处理标本。OCT在眼睛以外的组织中成像深度有限，但可以与其他光学仪器相结合，在体内成像。

OCT的发展离不开与临床科学家的跨学科合作。Carmen Puliafito和Joel Schuman当时分别在新英格兰眼科中心和塔夫茨大学医学院工作，他们率先开展了糖尿病视网膜病变、年龄相关性黄斑变性和青光眼OCT的临床研究。这些研究对确定OCT在眼科的未来临床应用和商业化有重要作用。

如今，视网膜成像已成为OCT的最广泛应用领域；在世界各地的眼科医生办公室，它被认为是诊断和监测眼病的标准方法。OCT还帮助提高了对疾病机制的理解，加速了新药治疗的发展。OCT能够让非专科医生以接近专科医生的灵敏度检测疾病。糖尿病视网膜病变、年龄相关性黄斑变性和青光眼等疾病在早期可能不会产生明显症状，但可以在出现不可逆转的视力丧失之前发现和治疗。

此外，OCT的应用仍在开发，甚至能够在眼科诊所之外被更广泛的公众使用。“在未来，通过在当地药店进行自动OCT检查来筛查疾病是可能的。眼睛是健康的窗口——除了视力受损的眼部疾病外，OCT还可以检测糖尿病和神经系统疾病等全身性疾病。对公共卫生的影响可能是巨大的，”藤本解释说。 

OCT的应用也远远超出了眼科。该团队很快意识到，光纤可以将OCT的覆盖范围扩展到身体的更深处，通过导管、内窥镜和腹腔镜进行成像。 

血管内成像是OCT的第二大应用，是与马萨诸塞州总医院和哈佛医学院的心脏病专家Mark Brezinski合作开发的。Brezinski证明OCT可以检测导致心脏病发作的不稳定动脉粥样硬化斑块，并领导了许多首次证明OCT用于光学活检的研究。 

藤本说:“有些组织通常不需要活检，比如视网膜、冠状动脉、神经和大脑，OCT可以在这些组织中实时提供病理信息。”“另一个应用是手术指导——在切开之前，你可以看到组织表面下面，避开敏感的神经和血管。” 

随着许多研究小组和诊所开发技术和应用，OCT成为跨学科和国际科学合作潜力的光辉典范。藤本解释说:“跨学科合作现在非常流行，但在20世纪90年代OCT刚被开发出来的时候，这种合作相对不常见。” 

对藤本来说，OCT的成功及其不断增长的应用清单，有力地提醒了我们跨学科工作的重要性。“在医学以及许多其他领域，越来越多地使用技术，包括先进的硬件和分析技术以及人工智能。现代医学可以利用这些技术来改善患者护理并降低死亡率。”