眼前节OCT成像系统的设计及应用

论文摘要

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography, OCT)技术是一种对生物组织进行无接触、非侵入式检测的新型光学诊断成像技术,具有高分辨率、高灵敏度等特点。OCT技术基于低相干干涉原理,集成了激光技术、外差探测、精密机械控制和计算机图像处理,在生物医学成像领域中有着巨大的应用前景。特别在眼科检测中,由于眼睛的特殊结构,光非常容易进入人眼,因此这项技术在眼科中有很好的应用前景。本文围绕基于光纤型光学相干层析成像的理论进行研究,设计了应用于眼前节结构检测的OCT系统,主要研究工作和内容包括以下几个方面:(1)根据低相干干涉原理分析了快速扫描延迟线技术的特性,描述了OCT系统成像的原理,并从理论上分析了OCT系统的探测深度、系统的灵敏度以及成像分辨率。(2)依据光学相干层析成像的原理,对OCT系统进行整体的模块化设计。主要包括光源模块、参考臂模块、眼科探头、耦合器模块、探测电路模块以及数据采集和图像处理。分析了光源模块的技术要求,并详细介绍了信号探测电路,设计出具有高信噪比的OCT探测电路。(3)对系统进行测试,重点测试振镜的性能、系统的分辨率和信噪比;获得了眼前节的OCT图像,分析了影响图像畸变的几个因素;采用线性扫描和折射率修正的方法,对眼前节OCT图像进行了校正;实现了眼前节局部区域的精细扫描,获得了角膜、房角、晶状体的OCT图像。本系统采用中心波长为1310nm的宽带光源,设计了基于快扫描光学延迟线相位调制的光学相干层析成像(OCT)系统,成像深度高达7.5mm。实验结果表明:采用自行设计的扫描探头,本系统可以获得人眼前节OCT图像,为定量测量眼前节各结构信息提供了一种工具。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外相关技术研究的进展
• 1.3 光学相干层析成像（OCT）的应用现状
• 1.3.1 眼科检查
• 1.3.2 珍珠珠层检测
• 1.3.3 材料检测
• 1.3.4 其他方面的应用
• 1.4 有待解决的问题
• 1.5 本课题研究的目的和内容
• 第2章 光学相干层析成像的原理
• 2.1 引言
• 2.2 相干成像原理
• 2.3 相干光源
• 2.3.1 时间相干性
• 2.3.2 空间相干性
• 2.4 快扫描光学延迟线
• 2.5 OCT系统性能参数分析
• 2.5.1 探测深度
• 2.5.2 灵敏度
• 2.5.3 系统分辨率
• 2.6 本章小结
• 第3章 OCT系统的设计
• 3.1 引言
• 3.2 光学相干层析成像系统的设计
• 3.3 光源模块
• 3.4 参考臂模块
• 3.5 耦合器
• 3.6 探测器模块
• 3.6.1 I/V转换电路
• 3.6.2 高通滤波电路
• 3.6.3 差分放大电路
• 3.6.4 电路板设计
• 3.7 数据采集与软件处理
• 3.8 本章小结
• 第4章 眼前节OCT系统调试及实验结果
• 4.1 引言
• 4.2 系统调试
• 4.2.1 高速振镜的测试
• 4.2.2 OCT系统的调试
• 4.3 实验结果及处理
• 4.4 眼前节OCT图像校正
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢