光学相干断层扫描成像新技术oct

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1、维普资讯http://www.cqvip.com物理与工程Vo1．11No．3200139光学相干断层扫描成像新技术OCT薛平陈泽民(清华大学物理系，北京100084)(收稿日期：2001-0@04)摘要光学相干层析成像技术(opticalcoherencetomography．简称OCT)是一种新型成像方法，在生物医学和材料等许多领域有广泛的应用．本文介绍了OCT的基本原理，并培出了用谚装置对生物组织样品的成像结果．此外迂用计算机图像处理的方法，使得图像分辨率得到了进一步提高．关键词医学成像；光学相干层析成像；光外差探测NEWTECHNIQUEoFCRoS

2、S·SECnoNINGIMAGINGoPnCALCoHERENCETDM0lGRAPHYXuePingChenZeroing(DepartmentofPhysics，Tslnghu8UniversitytBeijing100084)Al~tractOpticalcoherencetomography(OCT)isanewimagingmethodwithwideapplicationinbiomedicineandmaterialscience．TheprincipleofOCTisdescribedandsomeOCTimagesareshowninthi

3、spaper．DigitaIimageprocessingisutilizedto[urtherimprovetheresolutionoftheimage．KeyWordsbiomedicalimaging；opticalcoherencetomography；opticalheterodynederection随着激光技术的不断发展，尤其是超快激光技术的发展，一种新的断层扫描成象技1OCT的基本原理术——0CT(opticalcoherencetomography)光学相干CT的基本原理可用图1来说发展起来．OcT(通常也称为光学相干cT)将明．图1(a

4、)表示一个光脉冲在样品的不同深半导体和超快激光技术、超灵敏探测、精密自度处反射回来的时间是不同的，通过测量光动控制和计算机图象处理等多项技术结合为脉冲从样品中反射回来的时间延时，可得到一整体，是继X射线、CT和核磁共振成象样品深度方向的结构图象．如果要能反映MRI技术之后，又一新的断层成象技术．这m量级的深度差别则时间延迟要短至1O一技术的应用，可使人们获得微米量级的空s，电子设备难以直接测量，故而利用图1(b)间分辨率，并且具有很快的时间分辨本所示的迈克尔逊干涉便装置进行测量．领．OCT在生物医学、材料科学等领域有广泛的应用前景，近年来发展极为迅速．维普资

5、讯http://www.cqvip.com物理与工程Vo1．11No．32003平行于样品表面的数据．将得到的信号经计算机处理，便可得到样品的立体层析图象．根据信号的强弱，赋予相应的灰度，便可得到样品的灰度图，或者赋予相应的色彩，便可得到样品的假彩色图．这样便完成了OCT的扫描成象．由于OCT只有当参考光和信号光等光嚣l程时才会产生光学干涉信号，因而OCT对光程较长的多次散射光有极强的抑制作用．而普通光学显微镜则会因为散射过强使反衬度降为零，不能进行观察．OCT对不透明的生物组织，仍可得到清晰的图象效果．这对于生物组织尤为重要，因为生物组织在红外光波段散射很

6、强，而吸收较弱．(b)图1ocT的原理图以飞秒脉冲激光的光源作例．飞秒脉冲图2光源的频谱激光经过透反分束镜，分为两束光，一束射往样品(眼球)，另一束则射在参考反射镜上，参可以看出，图象的断层分辨率由光的脉考镜的位置为已知的．参考镜的反射光(参宽确定．更一般地推导表明，分辨率取决于照光)和从眼球各界面反射回的光脉冲序列，光源的波长和频率谱宽度，具体结果将在光电探测器上会台．当参考光脉冲和信号在2节给出．光脉冲序列中的某一个脉冲同时到达探测器上面讨论的是一种理想的情况，没有考表面，就会产生光学干涉现象．这种情形，只虑反射回来的信号光的强度问题．实际上，有当参考光

7、与信号光的这个脉冲经过相等光在一般的生物样品中，来自深层的信号光很程时才会产生．为了测量从眼内不同结构回弱，只有入射光强的10。～10。，即使同参来的光延迟，只需前后移动参考镜，使参考光考光发生了干涉，怎样能同别的参考光区别分别与信号光产生干涉，同时分别记录下相开呢?怎样获得高信噪比的信号呢?为了能应的参考镜的空间位置，这些位置便反映了对发生干涉的信号进行有效地探测并提高信眼球内不同结构的相对空间位置．噪比，在OCT的迈克尔逊干涉仪中采用了超事实上，这个过程便是一个时空变换的外差方法．过程，将时间的测量转变成为空间的测量．为了测量样品不同深度处反回来的光延迟

8、，2超外差法测量原理迈克尔逊干涉仪的参考臂要进行扫描