频域光学相干层析成像系统设计及其应用研究
发布时间：2021-09-04 07:54
随着人们对医疗成像领域的要求越来越高,20世纪90年代,一种结合光学与计算机科学的成像技术—光学相干层析成像技术（Optical Coherence Tomography,OCT）应时而生。OCT是在低相干干涉理论的基础上建立起来的,它通过分析被测样品和参考臂的返回干涉光,可以实时的构建出被测物体的层析图像,并且由于采用的是近红外光源进行光学成像,相比于CT和MRI等,OCT可以实现高分辨无损检测。OCT在提出初期都是基于时域的OCT（Time Domain Optical Coherence Tomography,TD-OCT）,随着科学家们对光学的理解日益加深,频域OCT（Frequency-Domain Optical Coherence Tomography,FD-OCT）逐渐取代了时域OCT,FD-OCT又分为谱域OCT（Spectral-Domain Optical Coherence Tomography,SD-OCT）以及扫频OCT（Swept Source Optical Coherence Tomography,SS-OCT）。除此之外,多种功能型OCT,多模态OC...
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一维、二维、三维信号的产生[3]
上海应用技术大学硕士学位论文第3页为时域OCT的原理图。但是由于必须在参考臂引入机械振动进行光程扫描，时域OCT的成像速度始终受到限制，逐渐无法适应人们对在体成像的要求。图1.2时域OCT的原理图[3]Fig.1.2SchematicofTimedomain-OCT频域OCT是OCT的一个里程碑式的发展点，并逐渐取代了时域OCT。频域OCT是通过一次采集整个样品臂与参考臂的干涉光谱，干涉光谱包括了整个样品深度上的信息，这个信号是频域的信号，被测样品各个深度上的信息都在干涉光谱里，通过对这个频域信号进行傅里叶变换，就可以恢复出时域的空间信息，因此，频域OCT每接收一次干涉光谱信号就是一个A-scan，通过对干涉信号进行处理，一次性就能还原出样品一条深度上的结构信息，所以相对于时域OCT，它并不需要对参考臂进行机械振动来引入一个轴向式扫描。时域OCT要对样品进行二维成像的话，需要进行参考臂轴线扫描和样品臂横向扫描，而FD-OCT则省略了轴向扫描这一步骤，因此系统的成像速率方面获得了极大的提升。FD-OCT又分为SD-OCT和SS-OCT。SD-OCT是基于光谱仪的OCT，通过光谱仪接收干涉光谱信号，以实现频域信号重建的目的，如图1.3（a）所示。SS-OCT的核心是扫频光源，它是基于扫频光源系统的OCT，通过扫频光源进行波长扫频来构建干涉光谱，如图1.3（b）所示。
第4页上海应用技术大学硕士学位论文图1.3频域OCT系统原理图Fig.1.3SchematicofFrequencydomain-OCTOCT的设计原理是为了让无创光学活检成为可能，成像分辨率能到达到组织学的光学分辨率，并且不需要对组织进行切除和一些其他的处理[5]。因此，OCT需要满足以下一些条件：（1）分辨率达到亚细胞级别（1-10um）。（2）能够实现三维成像（因此成像速度要快）。（3）图像成像灵敏度高（信噪比高）。（4）充分的诊断渗透（成像深度）。因此，OCT的发展方向主要就是集中在系统的成像分辨率、成像深度以及成像速度方面发展的。在各界学者的努力下，OCT取得的长足的发展。下面分别介绍OCT的主要性能参数的发展。1.2.1OCT在分辨率上的发展分辨率是成像系统的一个最主要的性能参数，它决定了系统能观察到组织的最小结构尺寸。与其他光学成像系统不同的是，受频域成像的特点，OCT的轴向分辨率与横向分辨率并不是一致的，他们与系统的硬件构造关系并不是完全联系在一起的[6]。首先，关于OCT的轴向分辨率，轴向分辨率指系统深度方向上的分辨率，
【参考文献】：
博士论文
[1]基于线性扫频和光计算的高速光学相干层析成像[D]. 霍天成.清华大学 2014
[2]内窥频域光学相干CT研究[D]. 张宁.清华大学 2014
本文编号：3382886
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
一维、二维、三维信号的产生[3]
上海应用技术大学硕士学位论文第3页为时域OCT的原理图。但是由于必须在参考臂引入机械振动进行光程扫描，时域OCT的成像速度始终受到限制，逐渐无法适应人们对在体成像的要求。图1.2时域OCT的原理图[3]Fig.1.2SchematicofTimedomain-OCT频域OCT是OCT的一个里程碑式的发展点，并逐渐取代了时域OCT。频域OCT是通过一次采集整个样品臂与参考臂的干涉光谱，干涉光谱包括了整个样品深度上的信息，这个信号是频域的信号，被测样品各个深度上的信息都在干涉光谱里，通过对这个频域信号进行傅里叶变换，就可以恢复出时域的空间信息，因此，频域OCT每接收一次干涉光谱信号就是一个A-scan，通过对干涉信号进行处理，一次性就能还原出样品一条深度上的结构信息，所以相对于时域OCT，它并不需要对参考臂进行机械振动来引入一个轴向式扫描。时域OCT要对样品进行二维成像的话，需要进行参考臂轴线扫描和样品臂横向扫描，而FD-OCT则省略了轴向扫描这一步骤，因此系统的成像速率方面获得了极大的提升。FD-OCT又分为SD-OCT和SS-OCT。SD-OCT是基于光谱仪的OCT，通过光谱仪接收干涉光谱信号，以实现频域信号重建的目的，如图1.3（a）所示。SS-OCT的核心是扫频光源，它是基于扫频光源系统的OCT，通过扫频光源进行波长扫频来构建干涉光谱，如图1.3（b）所示。
第4页上海应用技术大学硕士学位论文图1.3频域OCT系统原理图Fig.1.3SchematicofFrequencydomain-OCTOCT的设计原理是为了让无创光学活检成为可能，成像分辨率能到达到组织学的光学分辨率，并且不需要对组织进行切除和一些其他的处理[5]。因此，OCT需要满足以下一些条件：（1）分辨率达到亚细胞级别（1-10um）。（2）能够实现三维成像（因此成像速度要快）。（3）图像成像灵敏度高（信噪比高）。（4）充分的诊断渗透（成像深度）。因此，OCT的发展方向主要就是集中在系统的成像分辨率、成像深度以及成像速度方面发展的。在各界学者的努力下，OCT取得的长足的发展。下面分别介绍OCT的主要性能参数的发展。1.2.1OCT在分辨率上的发展分辨率是成像系统的一个最主要的性能参数，它决定了系统能观察到组织的最小结构尺寸。与其他光学成像系统不同的是，受频域成像的特点，OCT的轴向分辨率与横向分辨率并不是一致的，他们与系统的硬件构造关系并不是完全联系在一起的[6]。首先，关于OCT的轴向分辨率，轴向分辨率指系统深度方向上的分辨率，
【参考文献】：
博士论文
[1]基于线性扫频和光计算的高速光学相干层析成像[D]. 霍天成.清华大学 2014
[2]内窥频域光学相干CT研究[D]. 张宁.清华大学 2014
本文编号：3382886
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