OCT频域相干层析术高速扫描装置实验搭建研究(2)
3.3 结果分析 21
4 OCT内窥镜 23
4.1 传统探头设计分析 24
4.2 新型探头设计分析 25
结论 27
致谢 28
参考文献 29
1 引言
近年来，光学相干层析成像(Optical Coherent Tomography，OCT)系统以其高分辨率、无损伤等优点在生物医学探测领域越来越受到关注。传统的时域光学相干层析(Time-domain OCT, TDOCT)系统通过在参考臂中引入机械扫描来实现对样品进行深度扫描，由在样品与参考臂等光程的位置处反射的光与参考臂中反射的光信号发生干涉，然后由光电探测器探测到干涉信号，经过处理之后就是样品的微观结构图像。经过十几年的认真研究，OCT技术也得到了更多的发展。现在在原来的时域光学相干层析技术基础上，发展了频域光学相干层析成像(Fourier-domain, FDOCT)。FDOCT是通过光谱仪进行分光再经过傅里叶变换，最终得到图像，与TDOCT相比，它的成像速度更快，因此FDOCT也是目前主要研究领域。
1.1 OCT技术
光学相干层析技术是一种高速发展起来的新的光学成像技术，它是基于Michelson干涉仪，利用弱相干光干涉技术和外差探测技术，检测生物组织不同深度层面的后向散射信号，通过电脑处理之后，可得到生物组织微观结构图像。
1.1.1 OCT简介
OCT技术作为目前生物医学的诊断工具之一，具有其他传统成像技术不具备的特点，这项技术可以通过检测样品从而得到其深度层面的截面成像，它的分辨率和探测深度不同于其他技术，因此，OCT技术迅速发展，成为生物医学探测的重要手段。光学相干层析成像技术的优点：
(1)无伤害性、非侵入性
OCT技术可以实现光学活检，可以不破坏生物组织结构从而获得其深度信息成像图，同时它无辐射、电离作用，不会对人体产生伤害。
(2)高分辨率
OCT的理论横向分辨率由入射光束的聚焦尺寸决定。频域OCT的轴向分辨率与光源相干长度有关。OCT系统成像能够比超声成像高l～2个数量级的分辨率，可以达到微米级。
(3)结构系统简单、易于携带
OCT系统比较简单，基于迈克尔干涉系统，而且可以通过光纤和很多医学器件进行连接，方便携带。
OCT凭借以上优点使得该技术被广泛应用到各个领域。OCT还可以和一系列成像传输系统以及图像探测装置结合，例如将OCT与电子内窥镜结合而成的OCT内窥镜，可以用来探测人体内脏器官病变等。
1.1.2 OCT工作原理
OCT系统目前主要应用于生物医学活体探测，入射光束在不均匀的生物组织中传播时会发生吸收和散射，大部分光线会被散射，其中与法线偏转角较小的散射光，保留了入射光的大多特性，也即保留了相干性，这些光被称为蛇形光；一部分发生散射的光束与法线夹角较大，基本上没有了入射光的性质，我们把这些光束称为漫反射光。还有小部分光线进入生物组织后，没有发生散射，这些光线保留了入射光的所有特性，它们被称为弹道光。不过，非散射光束数量随着入射深度的增加，呈指数减少，且其传播距离只有蛇形光的1/10。OCT利用低相干干涉将杂光过滤，最后只留下相干性最强的后向散射光，进行处理后即可得到样品信息。如图1.1所示，简单的描述了光在生物组织中传播的方式。
图1.1 样品中三部分后向散射光
一般的OCT系统原理图如图1.2所示。该系统的主体部分是一个光纤Michelson干涉仪。光从低相干光源发射进入2*2的光纤耦合器实现一个简单的迈克尔逊干涉仪。耦合器是把入射光能平均分束到样品和参考臂上。