频域光学相干层析术深度分辨率的理论与实验测量研究
时间:2017-05-01 16:49 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 摘要光学相干层析成像技术（Optical Coherence Tomography,OCT）是近些年快速发展的一种超高分辨率的实时生物组织成像技术。频域光学相干层析成像技术（FDOCT）作为OCT的一个重要分支，在快速成像方面取得了突破性进展，它的特点是无需纵向的扫描，信号灵敏度大幅度提高，动态范围大。 本文首先阐述了OCT的发展历史以及其在各种领域的发展、应用、国内外研究现状及本课题主要研究内容和意义。其次介绍了OCT的实验装置，深入研究了频域OCT的原理，并分析了频域OCT技术的各种评价参数。第三部分深入探讨了如何从得到的强度信息获得深度信息，重点分析了频域OCT中利用鉴别率板测量系统的光学传输函数，并由此获得点扩散函数，从而确定其分辨率的方法。 关键字 频域光学相干层析（FD-OCT），横向分辨率，纵向分辨率，鉴别率板,光学传递函数，点扩散函数7881 毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Research On Axial resolution of FDOCT Abstract Optical Coherence Tomography (OCT) is imaging technique with high resolution， which has the capability of generating cross-sectional images of biological tissue in real time. Frequency Domain Optical Coherence Tomography (FDOCT) is an important development of OCT , which is characterized by its high imaging speed, high sensitivity and large dynamic measurement range. In this thesis, the development, the applications of OCT in various fields, and the important problems in the front areas of the OCT are reviewed in the first place. Secondly, the experimental system is described .The principles of the FDOCT as well as various parameters for evaluating the performance of FDOCT system are analyzed. Thirdly, the method of obtaining the depth information from intensity information is described .Finally, the method of determining the depth resolution of the FDOCT system with the test chart is described, in which the optical transfer function for various spatial frequencies are first measured and the point spread function is derived by performing the inverse Fourier transform. Keywords Frequency Domain Optical Coherence Tomography（FD-OCT）, lateral resolution, axial resolution, test chart，optical transfer function， point spread function 目次 1.绪论 1 1.1 OCT的发展历史 1 1.2应用 2 1.3 OCT的国内国际研究现状 3 1.4 OCT的特点 3 1.5 本课题研究的主要内容及意义 4 2.原理 4 2.1 OCT的理论基础 4 2.1.1.迈克尔逊干涉 5 2.1.2 低相干干涉 7 2.2 频域OCT的基本原理 9 2.3 频域OCT的发展 11 2.4光谱仪 14 2.4.1 色散系统 14 2.4.2 CCD探测器阵列 14 2.4.3 光谱仪的分辨率 15 2.5 频域OCT相关参数 16 2.5.1 FD-OCT的横向分辨率 16 2.5.2 FD-OCT的纵向分辨率 17 2.5.3 FD-OCT的成像深度 19 3分辨率测量原理 20 3.1 基本理论分析 20 3.2 测量方法分析 22 3.2.1 光学传递函数 23 3.2.2 点扩散函数 24 3.2.3 鉴别率板 25 结 论 27 致 谢 28 参考文献 29 1 绪论 1.1 OCT的发展历史 1991年，美国麻省理工学院的Huang [1]等人提出了光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography，OCT)的概念，并获取了人眼的高分辨率光学断层图像。自此，很多研究单位都在积极研究和它相关的技术和工艺，OCT技术得到了迅速的发展。因为非侵入性检测对血流成像的优势使得该技术得到了很大的应用，加州大学欧文分校的Chen小组提出了时域多普勒光学相干层析技术用于测量血液流速，并获得了胚脏绒毛膜和小肠膜的活体血流层析速度成像，并探测了血管特性受活性药物的影响。OCT与其他技术结合拓展了OCT的应用范围，使之可应用于胃肠道、呼吸道等生物管腔组织的高分辨率成像。随着OCT技术的不断发展，具有各自特点和针对性用途的OCT系统也得到了不断完善和补充。不同于传统的时域OCT那样对样品的背向散射光的强度成像，美国麻省理工学院的Fujimoto及其相关人员提出了对背向散射光双折射的大小进行成像的偏振敏感OCT[2] ，即通过测量光在生物组织的偏振态来衡量该组织区域的横断面层状分布以及是否有病情，特别适用于牙科的诊断以及组织正常态和热损伤的区别。Zhongping Chen及其在Beckman激光研究所的同事提出的光学多普勒OCT因结合了多普勒技术，现在正广泛应用在皮肤、视网膜血流速度的成像。从偏振敏感OCT、多普勒OCT、彩色多普勒OCT、差分吸收OCT到并行OCT(Parallel Spectral—Domain OCT．PSDOCT) 、多探测臂实时频域OCT、傅里叶域OCT和扫频光源OCT、并基于CT技术的多种信号处理方法也有很多在逐步移植到OCT中。OCT技术正成为现代医学成像技术中极为重要的一部分。除此之外，日本、台湾、德国等多个国家也在积极展开光学相干层析术的纵向分辨率、成像速度提升研究以及横向多功能研究。 (责任编辑：qin) |