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90年代發(fā)展起來的、利用相干特性來實現(xiàn)層析成像的新興技術(shù)，通過探測干涉信號來獲得組織內(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現(xiàn)了OCT技術(shù)的高分辨率、無創(chuàng)傷、非侵入等優(yōu)點。OCT技術(shù)主要分為時間域OCT(時域OCT)和頻率域OCT(頻域OCT)。時域OCT是一種傳統(tǒng)的OCT技術(shù)，通過改變參考臂

2、的光程來實現(xiàn)樣品的深度掃描，稱之為點掃描方式。點掃描方式大大地降低了時域OCT技術(shù)的采集速度，影響了它的廣泛應(yīng)用。頻域OCT是在時域OCT的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型的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是通過測量參考臂和樣品臂的干涉光譜來實現(xiàn)樣品的深度的采集，從而提高了OCT的采集速度；同時兼?zhèn)淞藭r域OCT技術(shù)的所有優(yōu)點。因此，譜域OCT目前已經(jīng)成

3、為各個領(lǐng)域研究的熱點。
　　 本文首先介紹了OCT技術(shù)的基本理論，并在此基礎(chǔ)上展開對譜域OCT的成像原理和實驗系統(tǒng)的闡述。譜域OCT技術(shù)是利用光譜儀探測參考光和樣品光的干涉光譜，然后對干涉光譜進行傅里葉變換，便可獲得樣品的深度信息，而無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，對口腔組織--腮腺導(dǎo)管進行研究，通過譜域OCT技術(shù)對腮腺導(dǎo)管進行成像研究，可以診斷出疾病的位置和特征，并可以實時觀測，對內(nèi)窺式譜

4、域OCT技術(shù)的研究具有重要的意義。與南開大學(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)研究紫外線對斑馬魚眼底的損傷，觀測了斑馬魚眼底損傷的修復(fù)過程，并注射脂質(zhì)體顆粒觀測斑馬魚眼底延遲修復(fù)的過程，并與相對應(yīng)的免疫組化結(jié)果進行比較，取得了理想的符合結(jié)果。同時利用譜域OCT實現(xiàn)了實時、活體的觀測斑馬魚眼底的修復(fù)過程。對斑馬魚眼底的觀測，對以后研究修復(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，橫向分辨率和焦深是成反比關(guān)系的，NA越大焦深越短，從而影響測量樣品的深度信息。針對橫向分辨率與焦深的制約關(guān)系，研究并設(shè)計了一種微光學(xué)元件，命名為改進型分形波帶片，通過光束整形的方法解決了這個問題并利用樣品進行了實驗驗證。