頻域光學相干層析術關鍵技術研究.pdf

1、譜域光學相干層析技術(Spectral Domain Optical Coherence Tomography，SDOCT)是新近發(fā)展起來的一種高分辨率光學斷層成像技術，憑借其靈敏度高，成像速度快等優(yōu)勢，在眼科成像，功能性成像等領域具有廣闊的應用前景。但是目前仍然存在系統(tǒng)縱向分辨率隨著深度的加深而變差、橫向分辨率與焦深之間的矛盾關系和樣品運動導致圖像失真等一些問題限制著SDOCT的應用。本文圍繞這些問題開展研究，主要內容包括:
　

2、　1.設計和搭建了一套840nm波段的三維全深度SDOCT系統(tǒng)，該系統(tǒng)的理論縱向分辨率為6.2μm，橫向分辨率為2.1μm，成像深度為4.2mm。通過實驗測得的該系統(tǒng)的縱向分辨率為6.7μm，橫向分辨率為2.5μm，成像深度為4.4mm，靈敏度為105dB，各項參數(shù)與理論值相接近，最后利用該系統(tǒng)對生物組織實現(xiàn)了二維和三維成像，驗證了該系統(tǒng)的成像性能。
　　2.為了解決SDOCT系統(tǒng)中縱向分辨率隨深度下降的問題，提出了一種基于觀察矩

3、陣的算法。該算法通過表征SDOCT系統(tǒng)本身參數(shù)的矩陣來實現(xiàn)對樣品內部結構的重建。相對于其它方法，該方法不需要昂貴的標準光源進行波長標定，也不需要對干涉光譜信號進行重采樣來實現(xiàn)干涉光譜在波數(shù)域的均勻采樣。由于該方法不需要考慮波長標定的準確性問題，相對于重采樣方法具有更高的縱向分辨率。實驗結果表明，當成像深度為1mm時，使用觀察矩陣重建的圖像的點擴散函數(shù)的半高全寬約為9μm，直接進行傅里葉變換重構的圖像的點擴散函數(shù)的半高全寬約為130μm，

4、縱向分辨率提高了一個數(shù)量級，即使是重采樣后的點擴散函數(shù)的半高全寬約為38μm，依然是觀察矩陣重構圖像的4倍。
　　3.為了解決系統(tǒng)橫向分辨率隨深度下降的問題，提出和搭建了基于菲涅爾透鏡的SDOCT系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用菲涅爾透鏡的多焦點特性增加了系統(tǒng)的焦深，使得該系統(tǒng)能夠沿深度方向在將近2mm的范圍內保持～6.2μm的橫向分辨率不變，相比于用相同焦距物鏡的SDOCT系統(tǒng)的焦深大了一個數(shù)量級。
　　4.為了解決SDOCT系統(tǒng)中由于樣

5、品運動導致重建圖像質量下降、結構失真的問題，提出了一種運動補償算法。利用相臨兩次A-scan信號中樣品本身結構在深度上的變化來實現(xiàn)相鄰兩次A-scan間樣品運動量的探測，通過所獲得的運動量沿橫向掃描方向求和轉化成相對于起點的運動量變化，通過像素平移的方法實現(xiàn)對運動量的補償，提高SDOCT系統(tǒng)的圖像質量。
　　5.為了解決利用OCT系統(tǒng)對食道進行內窺成像的問題，搭建了一套1310nm針對食道成像的內窺式掃頻光源（Swept Sour

6、ce）OCT系統(tǒng):該系統(tǒng)所用的光源是中心波長為1310nm,帶寬為107nm的掃頻光源，通過對光纖與自聚焦透鏡間距離的分析，自聚焦透鏡節(jié)距的分析，得到了系統(tǒng)的理論縱向分辨率為7.1μm，橫向分辨率為17μm，成像深度為7mm（空氣中），通過實驗測得了該內窺式SSOCT系統(tǒng)的縱向分辨率為～9μm，橫向分辨率為～19.5μm，成像深度為6mm（空氣中），各項參數(shù)均與理論值相接近，最后利用該系統(tǒng)對豬食道進行離體成像，驗證了該內窺式SSOCT系