資源描述：
《光學原理_光學相干層析成像技術.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、光學相干層析成像技術摘要：光學相干層析成像技術（OpticalCoherentTomography,OCT）在生物組織的微觀結構成像的研究中起著重要的作用，它是一種非接觸的、無損傷的和高性能的成像技術。和傳統(tǒng)的時域OCT（TimeDomain-OCT）相比，頻域OCT（FourierDomain-OCT）能夠提供了更高的分辨率，更高的動態(tài)范圍，以及更高速的成像速度，被廣泛的應用在了生物組織醫(yī)學成像等方面。但不可否認的是，對于像跟腱，角膜，視網(wǎng)膜，骨頭，牙齒，神經(jīng)，肌肉等具有雙折射特性的生物組織，F(xiàn)D-OCT沒有足夠的能力來描述這些它們的分層結構和雙折射的對比度。偏振OCT（Pola
2、rizationSensitive-OCT）的基礎正是由于樣品組織對于偏振光的敏感性而建立的。因此，PS-OCT是描述具有雙折射特性組織的強有力的工具。偏振頻域OCT（Polarization-sensitiveFourier-domainopticalcoherencetomography，PS-FD-OCT）是目前最優(yōu)的OCT是PS-FD-OCT。它系統(tǒng)同時具備了偏振OCT和頻域OCT兩種系統(tǒng)的優(yōu)點。本文利用瓊斯矢量法對其進行了描述。正文：1光學相干層析成像技術的發(fā)展和現(xiàn)狀1.1光學相干層析成像技術的發(fā)展顯微成像技術已經(jīng)發(fā)展了很長時間了。為了觀察生物組織、微生物組織和了解材料的
3、結構，人們發(fā)展了多種成像技術，如：X光技術及層析技術、核磁共振技術、超聲、正電子輻射層析技術及光學層析成像技術OT（Opticaltomography）等。在OT技術中的光源主要采取紅外或近紅外光（700—1300nm），該波段光較容易透過某種生物類混沌介質，對生物活體無輻射傷害，而且通過分析光譜還可以獲得組織的新城代謝功能等信息。因此OT技術正在生物醫(yī)學界得到廣泛的研究和應用。根據(jù)原理OT技術可以分為兩類：散斑光學層析成像技術DOT（diffuseopticaltomography），和光學衍射層析成像技術ODT（opticaldiffractiontomography）。OCT
4、（Opticalcoherencetomography）技術是在ODT技術的技術之上發(fā)展起來的。由于OCT系統(tǒng)具有結構簡單、設備造價低廉，并可以實現(xiàn)高精度的組織成像，一經(jīng)提出，立刻引起了廣大研究者的濃厚興趣。OCT主要適用于多層結構生物組織如視網(wǎng)膜，皮膚組織等。通常，它的最小分辨率可達10到20微米。目前OCT系統(tǒng)己經(jīng)成功的應用到青光眼研究，神經(jīng)外科與神經(jīng)科學研究，皮膚癌診斷，神經(jīng)外科指導，癲癰脊椎手術，提供臨床牙科診斷圖，牙外科，牙跟，牙勃膜疾病診斷，密度物質研究等等很多方面。1.2光學相干層析技術的現(xiàn)狀近年來有關OCT的理論發(fā)展很快，己經(jīng)越來越清晰，理論的發(fā)展導致了新技術的產(chǎn)生
5、，并使OCT系統(tǒng)的性能不斷提高?，F(xiàn)在OCT系統(tǒng)的主要研究方向是：光源的改進，更好的穿透深度，更高的成像精度，更快的采樣速度，更逼真的圖像重構和更快捷的臨床應用等方面。OCT在醫(yī)學領域處于特殊重要的地位，它不僅安全可靠，而且可以實現(xiàn)非接觸測量，并可以進行多方位多層面、高速度和無損傷的成像。當前OCT主要被應用在三個光學成像領域：通過肉眼或借助低倍放大鏡可見的物質結構的成像；通過精密顯微鏡放大可見的物質的成像和內窺鏡成像。OCT成像的縱向分辨率由光源的相干長度決定。通常寬帶光源如超輻射激光二極管的相干長度很短，一般為10—30μm，它的使用使OCT成像具有較高的縱向分辨率。同時，介質內
6、光束的橫向尺寸決定了其橫向分辨率。在OCT系統(tǒng)的信號檢測中，信號在埋在大量的背景噪聲中，為了抑制噪聲通常采用外差檢測的方法，如鎖相放大技術對微弱信號進行處理，這樣的OCT系統(tǒng)在較大的動態(tài)范圍內具有較好的檢測精度。盡管分辨率很高，但由于散射光子的強烈衰減，OCT對生物組織的成像深度僅有幾個毫米，如人的皮膚，成像深度僅為2-3mm，但許多臨床上的應用處于這個成像深度范圍內。2光學相干層析系統(tǒng)的分類根據(jù)光學相干層析成像技術的原理，當前OCT系統(tǒng)可以分為：時域OCT系統(tǒng)（TDOCT），頻域OCT系統(tǒng)（FDOCT）。TDOCT是主要基于隨著參考臂光學延遲線移動，樣品臂和參照臂的等光程點進行深
7、度掃描的成像方法。與TDOCT相比，F(xiàn)DOCT取消了深度掃描裝置，不需要通過移動反光鏡來獲得光程差，它可以得到高速的，高分辨率的成像效果，這是由于它在縱向方向有高速的成像速度。此外，根據(jù)OCT系統(tǒng)的實現(xiàn)功能上可分為：偏振OCT，多普勒OCT，吸收OCT，彈性OCT，量子OCT等。3．偏振頻域光學相干層析成像（PS-FD-OCT）系統(tǒng)的理論基礎本節(jié)中我們討論一下雙折射特性；其次，用瓊斯（Jones）矩陣方法作出介紹。3.1雙折射的類型偏振光學相干層析成像系統(tǒng)（Polar
