譜域光學(xué)相干層析成像技術(shù)及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究.pdf

1、光學(xué)相干層析成像(Optical coherence tomography，OCT)技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的、利用相干特性來(lái)實(shí)現(xiàn)層析成像的新興技術(shù)，通過(guò)探測(cè)干涉信號(hào)來(lái)獲得組織內(nèi)部的深度信息。OCT技術(shù)是由寬帶光源照明的邁克爾遜干涉儀組成的。寬帶光源的低相干特性實(shí)現(xiàn)了OCT技術(shù)的高分辨率、無(wú)創(chuàng)傷、非侵入等優(yōu)點(diǎn)。OCT技術(shù)主要分為時(shí)間域OCT(時(shí)域OCT)和頻率域OCT(頻域OCT)。時(shí)域OCT是一種傳統(tǒng)的OCT技術(shù)，通過(guò)改變參考臂

2、的光程來(lái)實(shí)現(xiàn)樣品的深度掃描，稱之為點(diǎn)掃描方式。點(diǎn)掃描方式大大地降低了時(shí)域OCT技術(shù)的采集速度，影響了它的廣泛應(yīng)用。頻域OCT是在時(shí)域OCT的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型的OCT技術(shù)。頻域OCT主要分為譜域(Spectral domain)OCT和掃描光源(Swept source)OCT。譜域OCT是通過(guò)測(cè)量參考臂和樣品臂的干涉光譜來(lái)實(shí)現(xiàn)樣品的深度的采集，從而提高了OCT的采集速度；同時(shí)兼?zhèn)淞藭r(shí)域OCT技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn)。因此，譜域OCT目前已經(jīng)成

3、為各個(gè)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
　　 本文首先介紹了OCT技術(shù)的基本理論，并在此基礎(chǔ)上展開(kāi)對(duì)譜域OCT的成像原理和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的闡述。譜域OCT技術(shù)是利用光譜儀探測(cè)參考光和樣品光的干涉光譜，然后對(duì)干涉光譜進(jìn)行傅里葉變換，便可獲得樣品的深度信息，而無(wú)須參考臂的深度掃描。
　　 與天津醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院合作，對(duì)口腔組織--腮腺導(dǎo)管進(jìn)行研究，通過(guò)譜域OCT技術(shù)對(duì)腮腺導(dǎo)管進(jìn)行成像研究，可以診斷出疾病的位置和特征，并可以實(shí)時(shí)觀測(cè)，對(duì)內(nèi)窺式譜

4、域OCT技術(shù)的研究具有重要的意義。與南開(kāi)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院和醫(yī)學(xué)院合作，利用譜域OCT技術(shù)研究紫外線對(duì)斑馬魚(yú)眼底的損傷，觀測(cè)了斑馬魚(yú)眼底損傷的修復(fù)過(guò)程，并注射脂質(zhì)體顆粒觀測(cè)斑馬魚(yú)眼底延遲修復(fù)的過(guò)程，并與相對(duì)應(yīng)的免疫組化結(jié)果進(jìn)行比較，取得了理想的符合結(jié)果。同時(shí)利用譜域OCT實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、活體的觀測(cè)斑馬魚(yú)眼底的修復(fù)過(guò)程。對(duì)斑馬魚(yú)眼底的觀測(cè)，對(duì)以后研究修復(fù)眼底損傷的藥物研究就要重要的意義。
　　 在傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)中，軸向分辨率和橫向分辨率

5、是相互制約、相互關(guān)聯(lián)的，然而在OCT技術(shù)中二者是相互獨(dú)立、互不影響的。在OCT系統(tǒng)中，軸向分辨率是由寬帶光源的帶寬決定的，并成反比關(guān)系；橫向分辨率是由成像物鏡的數(shù)值孔徑(NA)成正比的。然而當(dāng)利用普通的成像物鏡時(shí)，橫向分辨率和焦深是成反比關(guān)系的，NA越大焦深越短，從而影響測(cè)量樣品的深度信息。針對(duì)橫向分辨率與焦深的制約關(guān)系，研究并設(shè)計(jì)了一種微光學(xué)元件，命名為改進(jìn)型分形波帶片，通過(guò)光束整形的方法解決了這個(gè)問(wèn)題并利用樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。