双SLD光学相干层析成像技术研究

论文摘要

光学相干层析成像术(OCT)是一种无损伤、非侵入、高分辨率及实时在位生物组织微观医学成像技术,是当前成像技术的研究热点之一。本文基于OCT系统的成像基础理论,结合国内外OCT系统的研究现状,以提高OCT系统的性能价格比为目标,以降低光源成本和提高系统纵向分辩率为出发点,在系统的设计原理、调试、数据处理等方面进行了初步的探讨,主要研究内容包括:1、根据OCT系统的基本原理,分析了传统OCT系统的优缺点,提出了一种改进的系统设计方案。改进后的系统具有更高的性价比,大大降低了光源成本,便于推广应用。2、设计了一套基于光纤传播的OCT系统,该系统选用中心波长为1310nm,半高谱宽为32nm的双SLD作为光源,其中最高模式半高谱宽为50nm。采用这种光源的系统具有30μm左右的横向分辨率和8~25μm的纵向分辨率。3、运用NI公司的LabVIEW软件作为开发平台,编写了数据采集与处理程序,获取了较高质量的一维图像信息。与国内外同类系统实验结果相比,采用改进后的系统能够实现生物组织的高分辨率成像,同时也表明了系统具有较高探测灵敏度、无损伤、非侵入性等特点,其较高性价比可以使光学相干层析成像技术在生物组织测量和医学成像研究等方面得以推广应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 医学影像成像技术概述
• 1.2.1 基础成像方法描述
• 1.2.2 光学相干层析成像技术
• 1.3 OCT 的应用及国内外研究现状
• 1.3.1 OCT 系统的应用
• 1.3.2 国内外研究现状
• 1.4 研究目标
• 1.5 论文组织结构
• 1.6 本章小结
• 第二章 光学相干层析成像基础知识
• 2.1 光在生物组织中的传播特性
• 2.2 OCT 系统的基本结构及成像特点
• 2.2.1 OCT 系统的基本结构
• 2.2.1.1 迈克尔逊干涉仪
• 2.2.1.2 低相干干涉仪
• 2.2.1.3 OCT 系统的基本结构
• 2.2.2 OCT 的成像特点
• 2.3 OCT 成像的分辨率
• 2.3.1 光纤耦合器
• 2.3.2 OCT 系统分辨率
• 2.4 信号反差及多普勒频移
• 2.4.1 干涉信号的反差
• 2.4.2 多普勒频移
• 2.5 OCT 系统的扫描方法
• 2.5.1 运用步进电机实现轴向扫描
• 2.5.2 运用压电陶瓷实现轴向扫描
• 2.5.3 运用光学延迟线实现轴向扫描
• 2.5.4 运用旋转棱镜实现轴向扫描
• 2.6 本章小结
• 第三章 光学相干层析成像的系统设计
• 3.1 OCT 系统的整体设计
• 3.2 扫描装置
• 3.3 OCT 系统的光源
• 3.3.1 准直聚焦光源
• 3.3.2 SLD 宽带光源
• 3.3 光纤耦合器及准直器
• 3.4 光电探测
• 3.4.1 光电探测的原理
• 3.4.2 SIR5-FC 型高速光电管
• 3.5 数字式锁相放大器
• 3.5.1 数字式锁相放大器概述
• 3.5.2 数字式锁相放大器工作原理
• 3.6 带通滤波器的设计
• 3.7 数据采集卡
• 3.8 本章小结
• 第四章 OCT 系统软件设计和系统调试
• 4.1 虚拟仪器技术
• 4.1.1 虚拟仪器的概念
• 4.1.2 虚拟仪器的特点
• 4.2 OCT 的数据采集系统
• 4.2.1 软件设计
• 4.2.2 程序流程图
• 4.2.3 基于LabVIEW 的数据采集程序
• 4.3 系统的装配调试及数据采集
• 4.3.1 系统的装配调试
• 4.3.2 实时数据采集
• 4.4 纵向分辨率测量
• 4.5 本章小结
• 第五章 扫描系统分析与讨论
• 5.1 实验改进与样品选择
• 5.1.1 聚焦透镜组的改进
• 5.1.2 实验样品选择及二维成像方法讨论
• 5.2 OCT 系统纵向扫描方法分析
• 5.3 两种新型纵向扫描方法
• 5.3.1 音圈电机的纵向深度扫描
• 5.3.2 旋转式阶梯反射镜扫描
• 5.4 OCT 系统横向扫描的设计方法
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 本文创新点
• 6.3 光学相干层析成像系统展望
• 6.4 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文