高速OCT应用中光电探测阵列的性能分析

光学相干层析成像(OCT)是一种非接触、无创的新型层析成像技术,它利用弱相干光反射测量技术,对体内生物组织结构进行高分辨率层析成像．笔者利用基于共焦模式的OCT蒙特卡罗仿真模型研究了在OCT、系统中高散射生物组织背向散射光的漫反射率,指出满足相干条件的背向散射光强是样品臂入射光强的10-8~1O-10．具体CCD探测器阵列的分析显示OCT系统高速成像的关键在于提高光电探测阵列的响应灵敏度．如果要实现一定分辨率的视频成像,响应灵敏度必须大于4 200 V／(μJ·cm-2),这是当前光电探测阵列所无法实现的．     

基于OCT图像的组织散射系数提取方法及其应用

采用自制频域光学相干层析（OCT）系统对大鼠的正常和疮伤皮肤进行成像,轴向分辨率为8 m,探测深度3 mm,根据组织对光的吸收特性和OCT成像系统的共聚焦特性,建立了A-scan方向图像灰度随探测深度的单次散射-点扩散函数模型. 利用模型中的散射系数作为量化皮肤疮面诊断的光学评价指标. 测量了正常与疮伤皮肤在各阶段的皮肤衰减系数,证明衰减系数能够定量区分正常与疮伤皮肤.     

使用混合高渗制剂提高OCT的探测深度和清晰度

用高渗制剂可提高光学相干层析成像(OCT)的探测深度.然而单一高渗制剂由于个体敏感性差异而效果不够稳定,为此提出了使用混合高渗制剂涂敷在被测表面以增透并提高其稳定性.使用自行建立的OCT系统对涂敷100%丙三醇和饱和葡萄糖混合制剂、100%丙三醇和50%丙三醇前后的被测样本成像并记录参数.实验结果显示可降低表层组织散射强度,提高探测深度(约为原探测深度的2倍)和组织结构的可读性,并初步验证混合高渗剂(σ=0.038)较单一高渗制剂(σ=0.084)具有更均一的人体敏感性.     

20kHz高分辨率扫频光学相干层析成像系统

【目的】为实现高速且高分辨率生物组织断层成像,研制了一套基于扫频光源的光学相干层析成像(OCT)系统。【方法】以1 310 nm中心波长的扫频激光光源为硬件基础,运用LabVIEW编译的软件系统作为处理工具,对动植物表皮样品均进行了测量实验。【结果】所研制的系统可以实现5 s内对100万个数据点的高速采集与处理,横向和纵向分辨率均达到了10μm的高清晰度光学成像,且成像深度可达2.3 mm。【结论】所研制的OCT系统完全可以满足对生物组织断层的成像需求,为临床医学的光学成像提供了更有力的硬件基础。此外,该系统还具有体积小,操作简单、可移植性强等特点。     

医用OCT成像研究

OCT是一种无损伤非介入、非离子辐射探测，适用于高散射介质成像，具有较高的空间分辨率．本文讨论了OCT成像的光学相干原理、干涉信号的强度分布、相干长度等重要参数招标的确定及电信号提取、图象处理的方法等；探讨了将OCT成像技术与目首医学临床检测领域应用的内窥技术相结合的新型检测方法，利用光纤作为传输信号的载体，将生物组织深度信息通过OCT成像以图像的形式显示出来，用这种OCT成像方法来取代目首普遍应用的活检组织取样病理分析过程；最后讨论了这种新型成像技术的优点、关键及制约因素．     

基于全场光学相干层析术的猪肝组织亚细胞成像

 建立全场光学相干层析系统(OCT),可对生物细胞进行高分辨率层析成像.该系统基于Linnik 干涉结构,采用低相干白光光源卤钨灯照明和大数值孔径的显微物镜,理论分辨率可达0.7 μm × 0.7 μm(横向× 轴向).系统采用电荷耦合元件(CCD)采集数张样品和参考镜的干涉图,通过三步移相算法获取层析图,最后合成三维图像.与荧光标记细胞等其他生物组织成像的方法相比,全场OCT 成本低廉、对细胞无损伤、分辨率高.该系统能够完成对洋葱表皮细胞和猪肝组织切片细胞等生物组织实现层析成像,且分辨率高、成本低、结构简单便于调节,为实现高分辨率光学相干层析成像提供了简单易行的方法.     

基于全量程的复谱频域OCT系统

为了改善经典谱频域光学层析成像（OCT）技术，提高层析图像的分辨率，实现全量程的有效探测深度，采用了3种改进方法，相移谱频域OCT、相移差分谱频域OCT和复谱频域OCT，对测试样品三层盖波片进行成像实验．实验结果表明，相移谱频域OCT和相移差分谱频域OCT虽然可以消除图像的混叠，提高图像的分辨率，但是它们的有效探测深度小于全量程的一半．复谱频域OCT不仅可以消除图像的混叠，提高图像的分辨率，而且可以实现全量程的有效深度探测．     

光学相干层析成像的原理、应用与发展

[目的]鉴于光学相干层析成像的微米量级空间分辨率、三维实时成像、非接触式探测等优点,分析光学相干层析成像当前的应用与发展,整理光学相干层析成像的研究进展.[方法]在系统查阅相关文献与研究成果的基础上,结合理论、公式与仿真等,从原理、应用以及发展等方面对光学相干层析成像进行综述.[结果]阐述了光学相干层析成像在时域、频域的分类与基本原理,列举了空间分辨率、成像深度、成像深度和灵敏度等性能参数,讨论了该成像技术在眼科、皮肤科、牙科领域等方面的应用,并进一步论述了该成像技术在并行探测、复频域重建、功能成像、多模态成像以及结合人工智能等方向的发展.[结论]研究与发展光学相干层析成像,有助于实现在生物医学成像领域尤其是眼科中的智能诊断、远程医疗等方面的进一步应用.     

光学相干层析成像系统与实验研究

从光学相干层析成像(OCT)系统结构出发,介绍了OCT系统的成像原理,组建了OCT系统,实现生物组织表面的层析扫描成像,并对系统的性能和结果做了分析。     

眼检光学相干层析成像术

论述了光学相干层析成像(OCT)眼检系统的要求及基本原理,并对OCT眼检关键技术进行了探讨．指出了进一步提高纵向分辨率的方法,给出了OCT眼检装置对人眼视网膜细微结构的成像结果。     

微分干涉相衬层析显微镜的相干传递函数

通过系统在低相干光源照明情况下对生物组织成像机理的分析，探讨了系统具有很强纵深分辨能力的原因，在此基础上，利用信息光学的理论和方法研究了图像的形成和传递过程，推导了系统的相干传递函数．结果表明系统的横向成像具有低通特性，纵向成像具有带通特性．本研究工作为全视场层析探测提供了理论依据．     

基于光CT技术的生物组织折射率测量原理分析

光学相干层析技术（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ,简称ＯＣＴ）是一种新型的成像技术,它能对高散射介质如生物组织实施非侵入性的快速成像。本文将ＯＴ技术的光程匹配原理用于生物组织折射率的测量,通过分析其测量原理－追踪寻找样品臂端物镜的焦点,得到了同时测量生物组织折射率和相应层厚度的表达式。     

Handheld optical coherence tomography device for photodynamic therapy

Photodynamic therapy (PDT) is a very effective treatment for port wine stains (PWS). To guide and assess PDT treatment, a handheld optical coherence tomography (OCT) probe was designed for real-time imaging of the PWS patient. The system uses a light source with a center wavelength of 1310 nm, -3 dB bandwidth of 90 nm and an optical power of 9 mW. The system also has a spatial resolution of 8 μm (lateral) × 7 μm (axial), an imaging rate of 4 frames per second, and a 102 dB sensitivity. We then demonstrate that the OCT imaging system can clearly distinguish between normal and PWS tissues. Therefore, the system can provide valuable guidance for PDT treatment.     

用相干光场相位检测法确定生物组织模型的非均匀性

研究光在混浊介质或生物组织内传播的光场分布的变化,可以间接地获得介质的散射和吸收特性以及介质内部结构变化的有用信息。文章给出了一种描述光在均匀散射介质中传播的光场分布的理论和计算机仿真。在此基础上,通过结合组织近红外光谱学技术（ＮＩＲＳ）与现代激光技术,研究了一种用近红外光学相干相位阵列调制法探测生物组织非均匀性（肿瘤）的新方法。设计了组织光学特性模型,并进行了各种不同条件下实验。探索了生物组织中光场分布与组织特性之间的相互关系。实验表明,给出的检测如大脑和乳腺中存在小吸收体的方法是简单、可行和有效的。     

AM ultrasound-modulated optical tomography with realtime FFT

We report on a novel ultrasound-modulated optical tomographic technique applied in dense tissue-simulating turbid media. A 1 MHz ultrasound beam is focused into the media to modulate and tag the scattering laser light passing through the ultrasonic focused zone. A 10 kHz sinusoidal wave, as a detection wave, is carried by the ultrasound beam through amplitude-modulation (AM). The scattering photons that come from the focused zone carry the modulated information, received by detector and demodulated by real-time fast Fourier transform (FFT). The optical tomographic images of the tissue simulating media and buried object are reconstructed with AM spectral intensity. This method can be applied to imaging three-dimensional tissue structures with different optical parameters. For the first time, we obtained the tomography of buried objects in biological tissue phantoms with a detecting depth of 30 mm.     

利用相位差分技术改善光学相干层析图像质量

针对光学相干层析成像（OCT）信号中的各种噪声项的干扰和微弱散射信号提取的困难，提出基于相位差分的光学相干层析成像（PD-OCT）. 首先利用相干参考臂中的纳米微调平台作为相位调制器获得相位调制参考光，然后光结合振镜扫描技术和CCD光谱采集的光谱相干层析技术（SDOCT），实现光学相干层析的相位差分成像.结果表明:相位差分技术可以准确实现青鳉鱼样品光学相干层析中的相位差分成像，弱散射信号增强337 dB,信噪比（SNR）增强58 dB，获得成像物体高信噪比的弱散射信号.     

用于裂隙光源的侧面发光塑料光纤散射点设计

设计一种侧面发光塑料光纤表面正四棱锥形微结构散射点，使侧面发光塑料光纤可用作裂隙灯显微镜的裂隙光源，以减小裂隙光源的体积.采用光学仿真软件分析光纤上表面(有散射点)和光纤下表面(无散射点)的散射率，当塑料光纤直径为1 mm时，得到优化后的正四棱锥散射点的底边宽度和深度均为80μm.仿真结果表明，光纤下表面散射光的光束发散角在垂直于光纤方向约为40°,在平行于光纤方向约为110°,经过焦距为50 mm的投射镜会聚后的光带宽度约为0.3 mm,可以满足裂隙灯显微镜的要求.     

Monte-Carlo仿真酒精特征波长光子在皮肤中的传输规律及光纤探头设计

用蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法研究酒精特征波长的光子在皮肤组织中的传输规律,从而确定酒精光谱的最佳检测距离,为应用近红外光谱进行人体酒精无创检测提供理论依据。通过建立皮肤4层结构模型,确定了在酒精特征波长(1694nm、1735nm、2266nm、2308nm)下该模型的光学参数。利用Monte-Carlo方法对该模型仿真可得到结论:1694nm、1735nm波长光子的最佳检测半径为650μm,2266nm、2308nm波长光子的最佳检测半径为450μm;半径在200～1000μm之间时,出射点的光子密度随检测半径的增加呈幂函数形式递减,检测到的光子数随检测宽度的增加大致呈线性递增。利用上述结果,设计了用于人体酒精无创检测的光纤探头,选用TE制冷型的InGaAs检测器作为光子检测器。