光学相干断层成像(OCT)原理与技术发展

"本文主要介绍了光学相干断层成像（OCT）的基本理论，包括其工作原理、分辨率特点以及与超声成像的对比。OCT利用光波而非超声波进行非侵入性的微观结构分析，具有微米级的高分辨率。OCT成像依赖于光学干涉仪，如OSE-2000中的设计，通过参考光和信号测量光的干涉来获取深度图像。系统横向和纵向分辨率分别由光学分辨率和相干长度决定。当前OCT的研究主要分为时域OCT和频域OCT两种技术，其中频域OCT通过并行探测提高了成像速度。" 光学相干断层成像（OCT）是一种基于光的成像技术，与超声成像类似但利用光波的特性。OCT的核心在于利用光的干涉现象，通过测量光脉冲在样品内部的散射和传播延时，形成深度图像。与超声成像相比，OCT具有更高的分辨率，可达微米级别，而超声成像的最佳分辨率通常在100微米左右。然而，光速远高于声速，导致的时间延迟极短，电子设备难以直接测量，所以OCT采用光学干涉仪进行测量。 OCT系统，如OSE-2000，通常包含一个干涉仪，由超快激光或低相干光源产生的光束经过透反分束镜，分为参考光和信号测量光。参考光束反射回参考镜，而信号测量光束则进入生物组织，如视网膜。通过测量从不同微结构反射回来的光的延迟时间，OCT可以解析组织结构。这两束光在分束器处相遇并产生干涉，干涉图的信息通过软件处理，形成伪彩色的断层图像，颜色代表反射信号的强度。 OCT的横向分辨率由光学分辨率公式R=0.61λ/NA决定，其中λ为中心波长，NA为数值孔径。纵向分辨率，即相干长度，由λ和谱线宽度△λ决定。目前，OCT研究主要分为两类：时域OCT和频域OCT。时域OCT虽然适应性强，但深度扫描和逐点横向扫描限制了其实时成像能力。为克服这些限制，频域OCT引入了线性或二维探测阵列，实现了更快的成像速度，是现代OCT系统中的主流技术。 OCT作为一种非侵入性的高分辨率成像技术，在医学、生物科学等领域有广泛应用，如眼科检查、血管成像等，其快速发展和改进不断推动着临床诊断技术的进步。