通过扫描获得光束捕获图像的仪器（如SLO和OCT）, 受检者良好的固视对于获得高质量立体数据至关重要, 减少眼球运动产生的伪影是必要步骤。高速SD-OCT^[9]可以缩短图像采集时间从而减少伪影, 然而速度仍不足以消除伪影。OCT的图像采集速度仍然是限制其应用的基本障碍。Kocaoglu等^[10]将高速（125K线/s）光谱仪整合到超高分辨率AO-OCT（Ultrahigh-resolution AO OCT, UHR-AO-OCT）中, 采用新的配准/解模后处理方法来减轻眼动伪影, 并验证了UHR-AO-OCT对单个视锥细胞的三维成像以及追踪其随时间的反射率的可行性。Kocaoglu等^[11]于2014年设计了一款多相机AO-OCT系统, 对视网膜组织的轴向分辨率为5.3 μ m, 暴露时间1 μ s, 采用与AO相结合的高速、高效的探测通道使得视网膜成像具有可比临床OCT的动态范围, 其3D分辨率足以分辨细胞结构, 通过包括模型动物和人眼在内的试验证实了系统的特性, 可对单个视网膜神经纤维束和视锥细胞成像, 是已知的700~915 nm光谱波段里最快的眼用OCT系统。Kocaoglu等^[12]还研究了AO-OCT成像的动态视网膜追踪来测量和校正眼球运动, 优化追踪仪的参数后, 眼球运动的校正可高达100 Hz并能将残余运动减少到10 μ m均方根, 在高频率时的追踪性能受限于追踪仪产生的噪声。

AO-OCT提高采集速度对减少眼动伪影非常有利, 并能增加图像采样密度和视野（Fields of view, FOV）, 并改善了视网膜图像的配准和后期处理^[12]。然而, 增加成像速度将降低系统敏感度（灵敏度对微结构异常的老年患者成像可能是关键）, 也增加了系统复杂程度。Zawadzki等^[13]提出了简化AO-OCT数据观察的新型可视化方法, 包括AO-OCT图像与眼底照相共配准以及多个AO-OCT子图像的拼接以创建大FOV的高分辨率立体成像。

图像处理速度的提高对于AO-OCT向临床应用转化具有重要意义, CCD相机捕获的“ 图像” 必须被处理以重建视网膜的三维结构, 才能用于临床。图形处理单元具有强大的平行处理能力, 价格也比超级计算机和计算网格更经济, 已用于实时处理AO-OCT的人眼视网膜图像^[14]。

UHR-AO-OCT的分辨率可达3 μ m× 3 μ m× 3 μ m。为了改善视盘（Optic nerve head, ONH）筛板的成像, Kim等^[15]采用了配有参考臂的复共轭无伪影SD-OCT采集方案, 可以将目标放置在零路径长度差位置附近, 获得筛板结构的高灵敏度的重建的无伪影图像, 所获得的复共轭镜像的最大抑制比为22 dB, 还通过动态背景减除以补偿横截面扫描上的背景强度变化, 可以用于量化筛孔的面积或体积, 或许可以应用于测量筛孔形状参数和青光眼患者各孔间的最近毗邻距离的研究中。

视网膜和脉络膜是约0.6 mm厚的多层结构, 因此OCT视网膜成像需要长的聚焦范围。典型的AO系统的焦距范围小于100 μ m, 不足以实现视网膜和脉络膜全层成像, 因此, 实现长焦距范围的同时能保持高横向分辨率很重要。目前, 共焦显微镜、OCT和双光显微镜等广泛用于深部组织生物医学成像系统, 通过使用嵌入式可调节镜头的自适应物镜设计进行超宽带近红外线成像, 自适应物镜有利于扩展深度扫描范围, 并保持整个系统的放大率、NA、FOV与分辨率更稳定。在OCT系统中, 可以通过移动参考镜（时域）或选择深度信息（傅里叶域）来获得深度扫描范围, 但是机械运动在实时成像时会产生振动和伪影。Lan等^[16]用液体透镜作为变焦机制设计了一个紧凑的自适应复合物镜用于超宽带、深穿透和高分辨率的大深度扫描, 较传统的变焦或聚焦系统更简单、更轻便、更紧凑, 变焦更快, 也减少了机械运动带来的振动和伪影。Sasaki等^[2]构建了AO-OCT通过引入AO控制的三阶球面像差来扩大焦距范围, 并通过球面像差的符号来控制扩大方向, 在人体内的视网膜成像已得到验证。

细胞结构及其潜在生理的功能成像需要额外的时间维度, 即追踪和监测相同细胞跨越AO-OCT视频画面时间动态的能力, 有研究结合了以下3个关键工具来实现随时间推移的视锥细胞三维成像：①UHR-AO-OCT系统分辨所有立体化视锥细胞; ②高速CMOS线性扫描相机用于快速图像采集以减少运动伪影和之后的图像退化; ③基于特征的配准/去除算法, 以进一步减少运动伪影^[10]。

AO的目标是补偿自适应元件（如DM）的光学像差, 而这些自适应元件通常由连接在反馈AO校正环路中的WFS控制。含WFS的闭环AO装置目前被用在大多数AO检眼镜中, WFS相关的一些问题可能会影响AO校正性能。无波前传感器自适应光学（Wavefront sensorless adaptive optics, WSAO）基于迭代算法的系统和软件来控制DM的形状, 将图像质量指标（如亮度）作为反馈, 从而避免了非共同的路径畸变, 克服了基于WFS的传统AO系统相关的局限^{[17, 18, 19]}, WSAO-OCT系统在波前测量的精度有限的情况下可以获得高分辨率图像, 用于人类视网膜感光细胞层的在体成像。WSAO-OCT系统的波前探测不需要良好定义的共轭平面, 能够以高分辨率甚至在非平面视网膜结构（例如视盘或因病理变化而扭曲的视网膜）附近发挥可靠作用。WSAO-OCT系统的缺点之一是波前校正速度较慢, 近期有研究提出基于数据的在线非线性极值导引头（Data-based online nonlinear extremum-seeker, DONE）算法来指导基于图像的WSAO-OCT优化活体人眼视网膜成像, 大幅提高图像质量和OCT信号强度, 使其适用于许多高速应用^[20]。

人眼的周边视网膜为评估和监测眼部疾病提供了参考。与WSAO相结合的一种新型宽视场（> 70° ）OCT系统（Wide-field optical coherence tomography system, WF-OCT）改善了周边视网膜较小（< 25° ）靶区的成像, 获得2例早期阿尔茨海默病患者离中心凹32.5° 范围的玻璃膜疣样病变图像, 但是该研究的成像光束直径较小（3 mm）^[21]。

硬件自适应光学（Hardware adaptive optics, HAO）由于其固有的成本和复杂性, 尚未得到广泛应用。CAO可以在不需要额外硬件的情况下, 通过一个相位畸变校正滤波器矫正波前像差, 实现高分辨率无像差的三维成像, 已用于人体视网膜感光细胞的活体成像^[22]。

3.1.1 视网膜神经纤维束（Retinal nerve fiber bundle, RNFB） 轴突组织缺失的早期检测对于治疗破坏视网膜神经纤维层（Retinal nerve fiber layer, RNFL）的疾病（如青光眼）至关重要。RNFL损害的早期表现包括轴突组织的缺失、视盘形态改变和视野缺损, 轴突组织的缺失一般发生在后两者之前。已有眼底照相、偏振激光扫描仪、SLO和OCT等多种设备用于RNFL缺失的分析, 但是分辨率都不足以实现单个RNFB横截面成像^[28]。如果成像能同时考虑到单个RNFB厚度和宽度变化, 并能从径向分化的Mü ller神经纤维细胞中分辨出来, 则将从正常、老化和病变的RNFL厚度的差异分析向面积和体积的差异分析延伸^[29]。AO-OCT系统可用于RNFB三维形态测量, 已有UHR-AO-OCT用于测量单个RNFB的横截面, 还能重复测量相同个体的RNFB, 对青光眼等致盲性疾病的早期诊断具有重要意义^[29], 近期有研究实现了RNFB及其间隙的可视化^[23]。

3.1.2 神经节细胞（Ganglion cell, GC）和其他透明神经元 GC是视网膜神经回路的基础, 但在活体人眼中难以观察到和量化。与RNFB不同, 直接采用OA技术识别GC难度更大^[30]。Liu等^[24]采用AO-OCT, 利用三维细胞图像配准纠正眼球运动, 并利用GC层细胞内的细胞器运动作为一种内在的造影剂来增加细胞的对比, 展示了这些细胞的胞体以及光镜形态、主要亚型以及与其他神经元的空间投影, 得到了单个分散的图像, 并可进行数量分析, 将解剖学结构与视觉功能联系起来。高分辨率的活体视网膜神经元图像有助于视网膜疾病中GC和其他神经元丢失的诊治, 以及其他神经变性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病和多发性硬化症的诊治。

3.1.3 筛板（Lamina cribrosa, LC） LC是视盘内的网状胶原结构, 在青光眼的发病中起重要作用。LC位于视盘内深层, 所以OCT成像通常因深处信号的减少而受限。随着增强深度成像（Enhanced depth imaging, EDI）的发展, 以及更长波长的光源的应用, LC的活体研究已经探测到了局部不规则的筛板前表面^[31], 评估了全层厚度缺失^[32]。有研究通过AO-OCT获得的LC微体系三维结构参数的测量重复性良好^[33], 可作为强有力的参数, 用于对青光眼和健康眼的LC三维结构做进一步的定量研究。

3.1.4 视网膜毛细血管（Retinal capillaries） 视网膜血管是复杂的多层次网络结构, 常常是视网膜病变的基础。部分DR患者视网膜的早期形态学改变为微血管瘤和毛细血管闭塞。眼底血管荧光造影是需要注射荧光染料的侵入式检查, 且对于毛细血管的一些重要部分不能良好显影^[34]。AO-OCT的非侵入性和高分辨率的三维成像能力决定了在毛细血管成像的潜能, 已成功获取了视网膜毛细血管图像和高分辨率的三维图像^[35]。Ju等^[25]提出了一种多尺度无传感器自适应光学系统（sensorless adaptive optics OCT angiography system, SAO-OCT-A）, 能够对不同FOV和分辨率的视网膜结构和血管进行成像。该系统使用单一的DM, 利用光的偏振特性, 结构紧凑, 易于操作, 通过调节瞳孔区的光束直径, 可实现在同一系统的2个不同的NA上进行成像：1.7 mm直径光束入射在瞳孔、大视场（15 deg× 15 deg）, 对普通的形态结构和视网膜血管可有几十微米的横向分辨率; 5.0 mm直径光束入射在瞳孔, SAO像差校正, 小视场（3 deg× 3 deg）, 可对微血管、毛细血管、光感受器等精细成像, 具有潜在的临床应用价值。

3.1.5 视锥细胞 很多眼部乃至全身性疾病都会引起视锥细胞的退行性改变, 包括AMD^[8]以及视网膜营养障碍[如视网膜色素变性（Retinitis pigmentosa, RP）]。AO-OCT实现了3 μ m× 3 μ m× 3 μ m的三维分辨率, 便于研究视锥细胞的三维结构^[36]、波导特性^[37]、极化行为^[38]和体积的时间变化^[10], 还可结合后处理方法来跟踪视锥细胞的膜盘的脱落情况^[26]。

3.1.6 视网膜色素上皮（RPE） RPE功能障碍是许多视网膜疾病的病理学基础, 但在细胞水平上对RPE变化敏感的生物标志物是有限的。使用
AO-OCT结合细胞器运动作为一种新的造影机制来可视化RPE细胞, 描述其三维反射率分布及其与视锥细胞和视杆细胞的关系, 将有助于临床OCT图像的解读^[39]。

3.1.7 视网膜带 常规OCT显示的第三外视网膜带被认为是RPE细胞之间的交错区和视锥细胞外段。采用AO-OCT研究这个波段的结构, 发现3带起源于一个类似于单个表面的轴向结构, 与2带的相关性表明其起源于视锥细胞内, 这2个结果表明3带主要对应于视锥细胞外段尖端（Cone outer segment tips, COST）, 常规OCT可能高估了3带的厚度和外段的长度^[7]。

CC的微观形态变化与衰老和疾病的发生相关, 因此可能是外层视网膜健康的敏感的生物标志物。然而, 其微血管紧密相连且反射微弱, 因此活体人眼CC的可视化难以实现。Kurokawa等^[40]研发和验证了一种基于AO-OCT血管成像（Adaptive optics optical coherence tomography angiography, AO-COTA）的方法, 具有足够的空间分辨率和图像对比度来可视化和量化这些微血管, 与组织学研究结果一致, 成为视网膜毛细血管形态个体水平的首个定量分析。

视网膜疾病的动物模型对视觉研究具有重要意义, 非侵入性的高分辨率成像方法使得可以观察到动物视网膜随着时间推移的变化, 产生更准确的结果, 显著减少了需要处死动物的数量, 在动物研究中发挥了关键作用。AO设备已用于小鼠活体视网膜成像^[41]。Zawadzki等^[42]构建了一个AO-OCT系统能改善小鼠视网膜图像中毛细血管和神经纤维束的亮度和对比度, Jian等^[43]提出了用于体内小动物视网膜成像的WSOA-OCT, 直接使用图像质量数据作为像差校正的优值函数, 克服了与小鼠常规Shack-Hartmann波前感测相关的问题, 还大大降低了系统复杂性, 改善了白化小鼠视网膜图像的亮度和特征锐度。

AO-OCT有助于视网膜结构的立体微观形态可视化, 允许在微观角度上监测疾病进展或治疗。

3.4.1 早产儿视网膜病变 早产儿视网膜病变是一种潜在的致盲性疾病, 主要改变视网膜的发育, AO-OCT记录了患者中心凹的精细结构^[44]。

3.4.2 AMD 主要损害黄斑区视网膜外层结构。患者固视较差, 且常伴随屈光介质混浊, 因此AO-OCT成像较困难。AO-SLO-OCT获得的视网膜高分辨率和横截面图像极大地增进了对视网膜下玻璃膜疣沉淀的微结构的理解^[45]。

3.4.3 视网膜地图样萎缩 AO-OCT可显示出许多严重的视网膜异常, 即钙化玻璃疣、玻璃体色素上皮脱离和外层视网膜管状结构^[46]。

3.4.4 DR 视网膜血管的可视化具有重要临床意义, AO-OCTA能够提供微血管详细的图像^[47], WF-OCT和WSAO结合可用于周边视网膜疾病以及阿尔茨海默病等累及周边视网膜的神经系统疾病的诊断^{[21, 48]}。

3.4.5 视神经病变 青光眼是最常见的视神经病变, AO-OCT具有可视化单个RNFB的面积和体积的潜力, 或揭示伴随感光层的变化。多发性一过性白点综合征是一种罕见的视神经疾病, 表现为特征性的后极部视网膜多发白点, 生理盲点扩大, SD-OCT和AO-OCT成像可显示光感受器层内的病变, 并将其定位于内节椭圆体带交界处和OS/RPE层^[49]。

3.4.6 遗传性眼病 RP导致光感受器的异常和丢失, AO-OCT可显示萎缩区域的感光层^[50], 还可显示结晶样视网膜色素变性患者的黄斑部ORT^[51]。

飞秒激光在临床上用于眼前节手术, 其眼后段应用也具有广阔的前景, 例如玻璃体黄斑牵引的局灶性或广泛粘连, OCT可以详细了解和分析玻璃体视网膜交界处结构, 记录和评价玻璃体黄斑牵引的情况, 但由于像差和焦点位置误差而阻碍了其在眼后段的应用。目前已有实验室研究采用AO校正像差, 通过OCT实现图像引导, 探索飞秒激光在眼后段手术的可行性, 证实AO和OCT将是眼后段激光手术的2个必不可少的辅助组件^[27]。此外, AO-OCT还可用于随访观察特发性黄斑前膜手术后玻璃体黄斑界面的变化^[52]。