頻域光學(xué)相干層析成像與組織散射理論研究.pdf

1、光學(xué)相干層析成像（Optical Coherence Tomography，OCT）是上世紀九十年代初發(fā)展起來的一種新型深度成像技術(shù)，它具有高分辨率、無創(chuàng)傷、非接觸測量等特點。該技術(shù)以邁克爾遜干涉原理為基礎(chǔ)，光束聚焦射入組織后，用干涉測量法可測量到不同深度內(nèi)部微結(jié)構(gòu)所反射的光的時間延遲。時域OCT根據(jù)參考臂與樣品臂的等光程以參考臂的逐點移動獲得被測樣品的深度信息。但是，它掃描速度低，不利于它的工程應(yīng)用。近年來，頻域OCT作為一種新的OC

2、T技術(shù)正在逐漸受到研究者們的關(guān)注。它利用背向散射光與參考光的干涉成像實現(xiàn)深度信號的單線一次成像，極大提高了系統(tǒng)采集速度。但是，頻域OCT卻不能反映組織的內(nèi)部各項異性信息。偏振OCT利用組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)的雙折射特性，不但能夠獲得組織的結(jié)構(gòu)信息，也能同時獲得組織的相位延遲與快軸信息。從而為OCT的研究開辟了一個新的研究領(lǐng)域。 本文首先簡要介紹了光與組織相互作用的基本理論與一些重要光學(xué)參數(shù)，并介紹了光在生物組織中的傳播類型。隨后，詳細介紹

3、了OCT的理論及OCT信號的特性。在此基礎(chǔ)上，對光纖頻域OCT系統(tǒng)的成像理論進行了詳細描述。該系統(tǒng)通過使用光譜儀直接獲得背向散射光干涉光譜經(jīng)傅立葉變換獲得深度信息，無需深度掃描。但是，結(jié)果中包含有不需要的噪聲項。因此，使用相位偏移法對這些噪聲進行消除。根據(jù)平均法提出了改進的相位偏移法，并對使用相位偏移法進行了比較，發(fā)現(xiàn)三相位以上的偏移法除具有了二相位法的功能外，還能夠消除虛像。同時，三、四、五相位算法對PZT的偏移誤差的敏感程度不同，五

4、相位偏移法具有最好的誤差承受能力。 對Mie散射理論進行了研究與計算并對光在組織中的偏振模式進行了蒙特卡羅仿真。Mie散射將散射過程看作是光與介質(zhì)內(nèi)的散射子相互作用的結(jié)果，每次散射在能量上需要衰減，散射后的方向由散射角和方位角決定，這個散射過程通過單次散射矩陣描述。本文通過計算與分析，發(fā)現(xiàn)散射過程以前向散射為主，自然光經(jīng)過散射后主要是部分偏振光。隨后，使用蒙特卡羅仿真對仿真組織的吸收散射特性進行了分析，并對反映組織特性的密勒矩陣