OCT扫描方法及装置的研究

论文摘要

光学相干层析技术(Optical Coherence Tomography)简称OCT,是近几十年迅速发展起来的,继超声波、X射线计算机断层摄影(XCT)、核磁共振成像(MRI)等技术之后的又一种新的生物组织成像技术,可获得生物组织内部微观结构的高分辨率截面图像。OCT以其快速成像、非侵入、高分辨率等优点广泛应用于生物医学领域,在眼睛、皮肤、口腔、心血管等系统病变的早期诊断和动态监测方面具有使用价值。在我国,口腔疾病患病率高达90%以上,OCT技术作为一种口腔诊断新技术,普及于口腔临床,将获得巨大的社会效益。本课题组研制应用于口腔疾病诊断与检测的OCT成像仪器,力求实现对口腔常见多发疾病的早期诊断以及对口腔治疗质量继口腔修复体质量的动态监测等,建立高分辨率、高灵敏度、快速、实时的OCT诊断系统。本论文建立快速OCT系统,设计一套应用于口腔检测的OCT横向扫描装置,获取OCT二维层析图像。并且设计一柄手持式口腔OCT探头,实现手持功能。本论文主要完成以下工作:深入研究近几年来应用于OCT系统的横向扫描方法,通过分析各种方法的应用环境和优劣性,选择合适的方法实现实验室OCT系统的横向扫描。分别从驱动元件,光学元件,装配方式三方面分析,实现横向扫描装置的设计。在对该装置进行理论分析的基础上,完成性能检测实验,获得扫描装置的驱动电压,驱动频率,扫描范围以及扫描路径等。搭建快速OCT系统,完成补偿光线的匹配,实现光纤延迟线和光纤拉伸器的轴向扫描,获取样品干涉信号。将横向扫描装置与OCT系统相结合,获取OCT二维层析图像。一方面通过对采集卡的编译实现同步信号;另一方面对图像的错位原因进行分析,并且通过软件补偿,减少错位信息,获得波片正确的二维层析图像。另外,根据医用口腔探头的结构特点封装横向扫描装置,形成手持式口腔OCT探头,实现手持功能。并且利用该探头也成功的获得样品二维层析图像。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 生物医学成像技术
• 1.1.1 生物医学成像技术介绍
• 1.1.2 光与生物组织的相互作用
• 1.1.3 光学成像
• 1.2 OCT 发展概况
• 1.2.1 OCT 发展历程
• 1.2.2 OCT 主要特点
• 1.2.3 OCT 技术国内外研究状况
• 1.3 OCT 技术的主要应用
• 1.3.1 OCT 技术在医学领域的应用
• 1.3.2 OCT 技术在其他方面的应用
• 1.4 课题背景及主要工作内容
• 1.4.1 横向扫描方式概况
• 1.4.2 课题主要工作内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 OCT 系统结构及其扫描方式
• 2.1 OCT 系统工作原理
• 2.2 OCT 系统结构
• 2.3 OCT 系统种类比较
• 2.4 扫描方式
• 2.4.1 轴向分辨率及轴向扫描
• 2.4.2 横向分辨率及横向扫描
• 2.5 本章小结
• 第三章 OCT 横向扫描方法研究
• 3.1 基于运动状态分类的横向扫描方法
• 3.1.1 物体移动式横向扫描
• 3.1.2 光路偏转式横向扫描
• 3.1.3 光路旋转式横向扫描
• 3.2 基于驱动方式分类的横向扫描方法
• 3.2.1 光纤谐振扫描
• 3.2.2 微机电系统（MEMS）
• 3.2.3 微马达扫描
• 3.3 本章小结
• 第四章 横向扫描装置设计及性能检测
• 4.1 横向扫描装置设计
• 4.1.1 驱动元件的选择
• 4.1.2 光学元件的选择
• 4.1.3 装配方式选择
• 4.2 横向扫描装置性能检测理论分析
• 4.3 横向扫描装置性能实验检测
• 4.3.1 扫描装置驱动频率与振幅的关系
• 4.3.2 扫描装置驱动电压
• 4.3.3 扫描装置在共振频率和非共振频率下的扫描路径比较
• 4.3.4 扫描装置扫描路径实验分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 横向扫描装置应用于OCT 系统
• 5.1 应用于牙齿检测的快速OCT 系统结构
• 5.1.1 光纤延迟线（MDL）
• 5.1.2 光纤拉伸器（Fiber Stretcher）
• 5.1.3 调制干涉峰
• 5.1.4 横向扫描系统与轴向扫描系统同步采集
• 5.1.5 分辨率
• 5.2 横向扫描装置应用于OCT 系统的实验
• 5.2.1 OCT 系统原理实验
• 5.2.2 OCT 数据连续采集缺陷
• 5.2.3 OCT 数据采集改进方法
• 5.2.4 获取四层波片层析图像
• 5.3 手持式口腔OCT 探头
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢