高分辨實時光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)的研究.pdf

1、光學(xué)相干層析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)技術(shù)利用生物組織的后向散射光與參考光發(fā)生弱相干以獲得生物組織的軸向信息，結(jié)合掃描成像方式，可實現(xiàn)對生物組織三維結(jié)構(gòu)的層析成像。該技術(shù)有低侵入、高靈敏度、實時成像的特點，并且有微米量級的分辨率和1～3 mm的穿透深度，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
　　OCT在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的定位是疾病的早期診斷和實時監(jiān)測，這個應(yīng)用需求對OCT系統(tǒng)的分辨率和成像速度

2、提出了很高的要求。本論文圍繞OCT系統(tǒng)實現(xiàn)“高分辨”、“實時”成像這一核心問題，搭建了高分辨的全場光學(xué)相干層析顯微成像(Optical Coherence Microscopy，OCM)系統(tǒng)，實時的頻域OCT系統(tǒng)，以及高分辨、實時的線照明頻域OCM系統(tǒng)，并對每個系統(tǒng)進(jìn)行了性能分析和實驗測試，以及開展了相應(yīng)的生物應(yīng)用的實驗研究。
　　本研究中，搭建的全場OCM系統(tǒng)，橫向分辨率<3μm（根據(jù)物鏡選擇和放大倍率可調(diào)），縱向分辨率是~1μ

3、m，具有“高分辨”的特點。但是由于成像速度受到限制，全場OCM系統(tǒng)適合對離體的生物樣品做高分辨的成像和分析。論文中通過實驗證明了全場OCM系統(tǒng)在相位測量、折射率測量、細(xì)胞和生物組織3D結(jié)構(gòu)測量方面的能力，并研究了全場OCM系統(tǒng)的高分辨特點對激光與生物組織（結(jié)石）相互作用機(jī)理研究的重要作用。
　　搭建的頻域OCT系統(tǒng)，具有“實時”成像的特點。該系統(tǒng)利用圖形處理器(GraphicS Processing Unit，GPU)加速技術(shù)，使

4、成像速度（包括圖像數(shù)據(jù)采集和圖像重構(gòu)、顯示）高達(dá)~20幀/秒（圖像大小1000×512像素）。系統(tǒng)橫、縱向分辨率為~14μm，成像深度為~2 mm，靈敏度為90 dB，適合各種生物組織的斷層剖面結(jié)構(gòu)成像。在對系統(tǒng)應(yīng)用的研究中，通過在體實驗揭示了實時、大視場顯示的頻域OCT系統(tǒng)對皮膚科學(xué)研究的重要意義。另外，基于頻域OCT原理提出了一種快速、穩(wěn)定、適合大尺度范圍、高精度的測量薄膜厚度的方法。
　　在全場OCM系統(tǒng)和頻域OCT系統(tǒng)的基