光学相干断层扫描技术
《眼科影像学》光学相干断层扫描仪
眼科 OCT 的应用
光学相干断层扫描 (OCT) 技术在眼科领域有着广泛的应用，为各种眼部疾 病的诊断和治疗提供了新的思路和方法。
视网膜疾病诊断
OCT 可用于多种视网膜疾病的诊断，例如糖尿病性视网膜病变、黄斑变性 、视网膜脱离等。
OCT 可以提供视网膜的详细图像，帮助医生诊断疾病，评估疾病的严重程 度，并监测治疗效果。
光学相干断层扫描仪 的结构
光学相干断层扫描仪 (OCT) 是一种复杂的仪器，由多个关键组件组成，这 些组件协同工作以生成高质量的视网膜图像。 OCT 系统主要包含光源、干涉仪、扫描系统、图像处理系统等。
光源
光学相干断层扫描仪使用低相干光源，如超发光二极管 (SLED) 或可调谐 激光器，以产生用于扫描眼睛结构的特定波长的光束。
本高
眼科 OCT 设备的购买和维护成本较高，包括仪器本身、耗材、软件升级等 方面的支出。 这对于一些经济条件有限的患者和医疗机构来说，可能会成为一个负担。
操作复杂
OCT 设备的操作需要专业的培训和经验。操作人员需要熟练掌握设备的各 项功能，并能够根据不同的检查需求选择合适的参数和操作模式。此外， OCT 设备的校准和维护也需要专业的技术人员进行。
SLED 提供宽带光谱，从而实现高分辨率成像，而可调谐激光器则提供更好 的灵活性，允许在不同的波长范围内进行扫描。
干涉仪
干涉仪是 OCT 系统的核心部件，用于产生并测量光束的干涉信号。 干涉仪通常采用迈克尔逊干涉仪结构，它将光束分成两束，分别照射到参 考镜和样品上。 两束光束反射后发生干涉，干涉信号被探测器接收，用于重建样品的结构 信息。
屈光手术评估
眼科 OCT 可用于评估屈光手术前后的眼部结构，例如角膜厚度、形状和视 网膜结构。
眼科光学相干断层扫描仪 原理
眼科光学相干断层扫描仪的基本原理眼科光学相干断层扫描仪（Optical Coherence Tomography，OCT）是一种非侵入性的成像技术，常用于眼科领域。
它利用光的干涉原理和计算机图像处理技术，能够产生高分辨率、高对比度的视网膜断层图像。
1. 光的干涉原理光的干涉是指两束或多束光波在空间中叠加形成干涉条纹的现象。
当两束或多束光波有相同频率、相同方向和相同偏振状态时，它们会发生干涉。
根据光的波动理论，当两束光波叠加时，它们的电场强度按照矢量叠加原理求和。
在OCT中，使用一束称为参考光束（Reference Beam）和一束称为探测光束（Sample Beam）进行干涉。
参考光束经过一个分束器（Beam Splitter）后分成两部分：一部分直接射向探测器（Detector），另一部分射向一个可移动的反射镜。
反射镜将参考光束反射回来与探测光束进行干涉。
干涉后的光信号被探测器接收并转换为电信号。
2. 光学相干断层扫描仪的基本结构光学相干断层扫描仪由以下几个主要部分组成：2.1 光源光源是OCT系统中产生光束的部分。
常用的光源有激光二极管（LD）或超连续激光（Superluminescent Diode，SLD）。
这些光源具有高亮度、窄带宽和长相干长度等优点。
2.2 共焦点透镜共焦点透镜用于调整参考光束和探测光束的焦距，使其在扫描区域内能够聚焦到同一点上。
共焦点透镜通常由两个球面透镜组成。
2.3 分束器分束器将参考光束和探测光束分开，并将它们引导到不同的路径上。
分束器通常采用半透明镜或波导等材料制成。
2.4 扫描系统扫描系统用于控制探测器的移动，以获取不同位置的光信号。
扫描系统通常由一个或多个反射镜和一个扫描镜组成。
反射镜用于改变光束的传播方向，扫描镜用于扫描光束在样本上的位置。
2.5 探测器探测器用于接收干涉后的光信号，并将其转换为电信号。
常用的探测器有光电二极管（Photodiode）和光电倍增管（Photomultiplier Tube，PMT）。
oct技术在生物医学领域的应用
1. 介绍 OCT 技术光学相干断层扫描技术（OCT）是一种高分辨率成像技术，可用于对生物组织进行非侵入式的显微观察。
该技术利用光的干涉原理，可以在几微米的分辨率下获取组织的三维结构信息，具有成像速度快、无损伤等优点，因此在生物医学领域得到广泛应用。
2. OCT 技术在眼科领域的应用OCT 技术在眼科领域是最早得到应用的领域之一。
通过OCT技术，医生可以获得眼部组织的高分辨率断层扫描图像，可以实现对视网膜、虹膜、晶状体等部位细微结构的观察和分析，有助于早期诊断眼部疾病，如青光眼、黄斑变性等，并且可以进行眼部手术的导航和监控。
3. OCT 技术在心血管领域的应用心血管疾病是全球范围内的头号健康问题之一，而OCT技术能够帮助医生观察和评估动脉血管内膜的微小变化，从而提供更精确的诊断和治疗方案。
OCT技术结合了血管内超声成像技术和光学显微镜技术的优点，成为了评估动脉粥样硬化斑块性质和含量、评估血管内膜细胞层和纤维盖膜破裂的理想工具。
4. OCT 技术在皮肤科领域的应用皮肤是人体最大的器官，各种疾病在皮肤上都会留下不同的病变，而OCT技术能够提供高分辨率的皮肤组织成像，对皮肤癌、疤痕、慢性溃疡等病变进行准确定位和评估，有利于早期发现和治疗。
OCT技术也在皮肤整形美容手术中发挥着重要作用，如皮肤表层的剥脱术、皮肤移植术等。
5. OCT 技术在神经科学领域的应用神经科学研究需要对神经元和神经通路进行微观观察，而OCT技术可提供三维高分辨率的神经组织成像，有助于研究神经疾病的机制和治疗。
OCT技术还可以在脑神经外科手术中提供对脑组织结构的实时监测和引导。
6. OCT 技术在牙科领域的应用OCT技术具有对硬组织进行非侵入性成像的能力，因此在牙科领域也有广泛应用。
它可以帮助牙医高清观察和评估牙齿的微观结构，有助于早期发现牙齿病变，如龋齿、牙体牙髓病等，并且可以辅助牙科手术的准确定位和操作。
7. 总结通过对OCT技术在不同医学领域的应用进行介绍，可以看出该技术在疾病诊断、治疗和研究中发挥着重要作用，能够提供高分辨率、无损伤的组织成像，为医生提供更多的医学信息，有望为未来医学领域的发展带来更多的惊喜。
眼科光学相干断层扫描仪 原理
眼科光学相干断层扫描仪一、引言眼科光学相干断层扫描仪（OCT）是一种先进的医疗设备，用于检测眼部疾病和病变，如黄斑变性、青光眼、视网膜脱离等。
它通过利用光学干涉技术和高分辨率成像，提供了非侵入性、快速、高精度的眼部图像。
本文将详细介绍眼科光学相干断层扫描仪的原理、工作方式和临床应用。
二、原理眼科光学相干断层扫描仪的原理基于光学相干断层扫描技术（OCT）。
它利用光的干涉现象，测量被测物体内部的光学反射和散射情况，从而获取高分辨率的断层图像。
1. 光学干涉技术光学干涉技术是光学中一种常见且重要的测量方法。
它基于光波的干涉现象，利用波的叠加原理来获得被测物体的信息。
在眼科光学相干断层扫描仪中，光源发出的光线被分为两束：一束是经过样品后的被测光，另一束是参考光。
这两束光线在探测器上会产生干涉。
2. 高分辨率成像眼科光学相干断层扫描仪利用高分辨率的成像技术，能够在眼部组织中获得细微的结构信息。
首先，光源发出的光线经过一个分束器分成两束，一束经过被检测组织，另一束经过参考光路。
然后，两束光线分别被反射回来，经过分束器重新合并，进入探测器。
探测器测量两束光线的干涉强度，并将数据转换为图像。
三、工作方式眼科光学相干断层扫描仪的工作方式可以分为以下几个步骤：1. 建立基准在开始扫描之前，需要建立基准。
这需要将参考光源对准探测器，并通过调整参考光路的光程差来获得干涉峰。
2. 扫描扫描过程中，光线从光源发出，经过分束器分成两束。
一束经过样品，另一束经过参考光路。
两束光线再次合并后进入探测器。
3. 数据处理探测器测量两束光线的干涉强度，并将数据转化为图像。
此时，眼科光学相干断层扫描仪会生成一系列的横截面图像，以显示眼部组织的内部结构。
4. 分析和解读通过分析和解读生成的图像，眼科医生能够评估眼部组织的状态，并检测异常情况，如病变、水肿、出血等。
四、临床应用眼科光学相干断层扫描仪在眼科临床中有着广泛的应用。
以下是一些常见的临床应用：1. 黄斑变性检测黄斑变性是一种常见的眼疾，会导致视力模糊和中央视野缺损。
光学相干断层扫描技术(OCT)介绍
4.可以对眼底的病变位置进行精确的定位，从而提高眼科疾病的诊治水平， 给眼科手术等高精的治疗手段提供准确的帮助。
5.可以对手术后的病体恢复情况进行准确的成像和检测，观察手术 后的效果和实时恢复状况。
正常黄斑部视网膜分层图像
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
几种常见的黄斑部病变扫描
五、总结
OCT技术以其非接触性和非 破坏性、有极高的探测灵敏度与 噪声抑制能力、高分辨率无损伤 和在体检测上对活体组织无辐射 等优越性以及造价低、结构简单 等优点，在材料科学和生物医学 等领域的无损检测方面有着重要 的应用价值和广阔的发展前景。
四、OCT检查的目的
1.眼科OCT检测仪可以对视网膜进行实时的断层成像和定量分析，可以有 效的对中心性浆液性视网膜脉络膜病变、糖尿病性视网膜病变、视网膜中 央动（静）脉阻塞、视网膜前膜病变等病理进行检查、定位和定量分析。 2.眼科OCT检测仪可以对视神经纤维层厚度分析及视神经乳头结构析，有 助于青光眼的早期诊断和治疗，这是其他检测技术很难达到的。 3.眼科OCT检测仪可以确切而直观的获得眼底断层信息，可以准确判断黄 斑裂孔、黄斑囊样水肿、老年性黄斑变性等疾病，并通过检验报告直观而 有力的反映出来。
三、OCT在眼科的应用
OCT是一种新的光学诊断技术，可进行活体眼组织 显微镜结构的非接触式、非侵入性断层成像。OCT是超 声的光学模拟品，但其轴向分辨率取决于光源的相干特 性，可达10um ,且穿透深度几乎不受眼透明屈光介质的 限制，可观察眼前节，又能显示眼后节的形态结构，在 眼内疾病尤其是视网膜疾病的诊断，随访观察及治疗效 果评价等方面具有良好的应用前景。
OCT专业全称又叫光学相关断层扫描。是最近几年 应用于眼科的新型技术。OCT是一种非接触、高分辨率 层析和生物显微镜成像设备。它可用于眼后段结构（包 括视网膜、视网膜神经纤维层、黄斑和视盘）的活体上 查看、轴向断层以及测量，是特别用作帮助检测和管理 眼疾（包括但不限于黄斑裂孔、黄斑囊样水肿、糖尿病 性视网膜病变、老年性黄斑变性和青光眼）的诊断设备。 OCT现在分为时域和频域两类，其实各有优缺点。时域 OCT性价比高，足以完成大多数眼底及青光眼疾病的检 查。而且技术比较成熟。
光学相干断层扫描技术的工作原理与眼科诊断应用
光学相干断层扫描技术的工作原理与眼科诊断应用光学相干断层扫描技术（Optical Coherence Tomography，简称OCT）是一种非侵入性的成像技术，通过测量反射光的干涉模式来获取物体的准直截面图像。
其具有高分辨率、高灵敏度和快速扫描速度等特点，被广泛应用于眼科领域。
本文将介绍OCT的工作原理及其在眼科诊断中的应用。
一、工作原理OCT技术基于光的干涉原理，通过测量光束在样本中的反射和散射，确定样本内不同深度处的反射率和反射强度。
其基本原理如下：1. 光源发射：OCT系统通常采用光纤光源，发射出一束相干光。
2. 光束分割：发射的光经过分束器分为参考光和待测光两束。
3. 参考光干涉：参考光经过干涉仪后，形成一干涉光束。
4. 待测光与参考光干涉：待测光照射样本后，与参考光发生干涉，形成干涉图像。
5. 干涉图像检测：利用干涉图像的强度和相位信息，生成图像。
二、眼科诊断应用OCT在眼科诊断中有着广泛的应用，以下将介绍其在眼科疾病的早期诊断、治疗跟踪和手术导航等方面的具体应用。
1. 视网膜疾病诊断：OCT可用于检测眼底病变，如黄斑病变、视网膜脱离等。
它通过高分辨率的断层图像，能够清晰显示视网膜各层的情况，帮助医生确定病变的部位和程度。
2. 青光眼监测：OCT可以定量测量眼内结构的形态和尺寸，特别是视神经头和视网膜纤维层。
这对于青光眼的早期诊断和治疗跟踪非常重要，可以辅助医生评估疾病的进展情况。
3. 白内障手术导航：OCT可生成眼前房的三维图像，提供了白内障手术的实时定位和尺寸测量。
医生可以根据OCT图像指导手术操作，提高手术成功率，并减少手术风险。
4. 角膜病变评估：OCT在评估角膜病变方面具有独特优势，可以测量角膜的厚度、弯曲度和分层结构等信息。
这对于角膜疾病的诊断和治疗规划非常重要。
5. 眼底血管成像：OCT可用于眼底血管成像，可以观察到眼底各血管的血流情况。
这对于一些眼底血管疾病的早期诊断和治疗监测有着重要意义。
光学相干断层扫描技术在角膜病变中的应用
光学相干断层扫描技术在角膜病变中的应用角膜是眼睛最前端的透明组织，也是眼球中最前面的一层，具有保护眼球、折射光线等重要作用。
然而，由于外部环境、疾病等多种因素的影响，角膜容易发生病变，导致视力下降、失晰等问题。
因此，对角膜的病理变化进行严密而准确的观察和分析，对于预防和治疗这些疾病非常重要。
光学相干断层扫描技术，作为相对新型的非侵入性检查技术，具有高精度和高清晰度的优势，在角膜病变的诊断、治疗等方面有着广泛的应用。
光学相干断层扫描技术（OCT）是一种基于光学原理的非侵入性检查技术，可以产生高分辨率的截面图像，对生物组织的细节结构进行高清晰度的展现。
光学相干断层扫描的工作原理是通过检测物质对光的反射和散射，利用测量干涉信号的相位和振幅，来确定光的传播路径和组织构造。
在角膜病变的诊断中，光学相干断层扫描技术能够以非常高的精度和分辨率，展现出角膜各种病理变化的形态和位置，从而更好地辅助医生做出准确的诊断和治疗方案。
角膜病变常见的疾病有很多种，如角膜溃疡、角膜炎、角膜瘢痕、角膜水肿等。
这些疾病都会导致角膜的结构和组织发生不同程度的变化，使得角膜的透明度和弯曲度发生改变，从而影响光线的折射和传播，导致视力下降或失晰。
在角膜病变的诊断、治疗和观察过程中，利用光学相干断层扫描技术能够更好地探测病变位置和范围，可以检测出小于100微米的病理变化，对于制定个性化的治疗方案、评估治疗效果、以及角膜移植后的监测等都有很高的帮助。
由于光学相干断层扫描技术具有非侵入性、低风险性、高分辨率、高灵敏度、高速度等优点，已经成为角膜病理检查中的一个重要方法。
其所获得的信息准确度和分辨率都非常高，能够直观、客观地展示出角膜病理结构的变化，从而更好地指导医生制定诊疗计划。
另外，由于光学相干断层扫描技术对生物组织的损伤很小，所以采用该技术对角膜病变进行监测缺乏负担和危险性，是一种更加人性化和安全的检查手段。
总之，光学相干断层扫描技术在角膜病变中的应用具有重要的临床意义。
光学相干断层扫描技术的工作原理与医学诊断应用
光学相干断层扫描技术的工作原理与医学诊断应用光学相干断层扫描技术（Optical Coherence Tomography，简称OCT）是一种高分辨、无创、无放射性的医学成像技术，已经成为现代医学诊断中不可或缺的工具。
它通过测量光的干涉信号，实现对组织结构的高分辨率剖析，为医学领域的疾病诊断与治疗提供了重要依据。
本文将详细介绍OCT的工作原理以及在医学中的广泛应用。
一、OCT的工作原理OCT的工作原理基于光的相干干涉效应。
当一束光束入射到生物组织表面时，一部分光被组织反射，一部分光则被组织吸收或穿过组织。
通过对这两部分光的相干干涉，可以获得反映组织结构的干涉信号。
1. 光源与干涉光束的形成OCT系统的光源一般采用窄谱宽、波长可调的光源，如超光谱光源等。
光线经过一系列的光学元件，如分束器、偏振器、光纤耦合器等，最终形成两束强度相等、相位相同的干涉光束。
2. 参考光束与样本光束的干涉其中一束光束作为参考光束，经过反射镜或反射光栅等反射元件，被接收器接收；另一束光束作为样本光束，经过二选一光开关控制，进入被测物体。
当样本光束与参考光束在被测物体内的特定位置发生干涉时，会产生干涉光信号。
3. 干涉光信号的检测与处理接收器接收到干涉光信号后，可以通过光电转换将光信号转换为电信号。
然后，通过快速的信号采集与处理，获取干涉光信号的振幅（幅度）与相位信息。
最终，利用这些信息生成OCT图像或进行进一步分析。
二、OCT的医学诊断应用OCT作为一种高分辨率的成像技术，已经被广泛应用于医学诊断中。
其应用范围涵盖了多个医学领域，具有良好的临床前景。
1. 视网膜成像OCT在眼科领域中，被广泛应用于视网膜成像。
通过OCT技术，医生可以清晰地观察到视网膜的各个层次结构，并实现对视网膜疾病的早期诊断与治疗监测，如黄斑变性、视网膜裂孔等。
2. 血管成像OCT还可以用于非侵入性的血管成像。
利用OCT技术，可以实现对血管的微观结构进行成像，包括动脉血管、静脉血管以及毛细血管等。
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OCT手术导航
在脑外科及神经外科等微创或无创手术中，可借 助于OCT 对浅层皮下活体组织或利用探针对深层 内部组织，进行在位的高分辨率成像，依据实时 图像导航，实现手术定位，指导、监控手术，医 生可对病变组织实施精确的手术，减小手术创伤， 提高手术速度，避免意外损伤。
光学相干断层扫描技术
生基硕11 唐鹏 车晓 姚锐杰
LOGO1 2 3来自技术简介 工作原理 实际应用
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医学成像技术的发展
1895年德国物理学家发现了x射线，不久人们便通过x 射线透视，成功从患者手中取出一枚钢针异物，这是x 射线最早应用于临床的实例。 上世纪50-60年代开始应用超声与核素扫描进行人体检 查，出现了超声成像与γ 闪烁成像
70年代和80年代相继出现了X线计算机体层成像（XCT）、磁共振成像（MRI）和发射体层成像（ECT）。
70年代迅速兴起了介入放射学，介入超声和超声组织 定位，MRI和CT的立体组织定位等，以及PET在分子水平 上利用影像技术研究人体心脑代谢和受体功能。
各类成像技术的缺点：
CT：有些部位骨骼伪影太多，影响其周围软组织结构的 显示，受呼吸运动的影响，容易漏诊小的病状，x线辐射 量大，重建图像伪影较多
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病理科的应用
OCT技术的另一个重要应用是探测人体软组织的早 期癌变 。
OCT依据癌变组织具有与健康组织不同的光谱特性 和结构，得到组织清晰的像，由此实时而准确地 进行诊断。因为采用了计算机进行信号处理，所 得结果与操作人员的主观因素无关。
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频域相干光学断层扫描
频域OCT是参考臂的参照反光镜固定不动，通 过改变光源光波的频率来实现信号的干涉。 采用频域技术的OCT系统仅需要横向扫描，纵向扫描 由背向散射光谱的傅里叶逆变换获得。
参考光与物光的干涉光谱被探测器接收，此信号为 光强关于波数 k(k=2π /λ )的函数 I(k)。对 I(k) 进行傅里叶逆变换，就得到对应着深度坐标 z 的 样品信号 a(z)。
光学相干断层扫描的主要优点
对活体组织成像，分辨率可达微米级
对组织形态迅速、直接的成像
不需要制备样品
不需要离子辐射
工作原理
1
基本原理
2
3
时域相干光学断层扫描
频域相干光学断层扫描
4
扫描方式
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回波成像； 利用近红外线及光学干涉原理对生物组 织进行成像； 参照光 参照反 光镜 叠加 干涉 样品光 被测 物体 成像
中心波长与谱线宽度
中心波长决定了其在组织内的穿透深度，即成 像深度
谱线宽度又影响其纵向分辨率
一般选用超辐射二极管或者ASE作为其光源使用
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时域相干光学断层扫描
时域OCT是把在同一时间从组织中反射回来的光信 号与参照反光镜反射回来的光信号叠加、干涉，然 后成像。
时域OCT中参考光臂的 光路长度可以转换为时间， 通过改变反光镜位置实现 不同断层成像。 时域光学相干断层扫描 的干涉信号
MRI:价格昂贵，成像复杂，大多数情况下不适宜于首选， 体内带有金属异物或装有心脏起搏器者禁用，不适合幽 闭恐怖症患者
超声：受气体与骨骼的阻碍，不适合于含气脏器如 肺消化道及骨骼的检查，准确性受操作者的经验，检 查技巧和认真程度影响
……
医学成像诊断的要求
实时
在体：不影响组织结构
危害小：无创，辐射小
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实际应用
1
眼科的应用
2
病理科的应用
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眼科的应用
OCT技术的第一个临床应用领域就是眼科学。
OCT可以测定视神经纤维的厚度、测量视网膜结 构、拍摄黄斑疾病、诊断和监测视网膜疾病等， 因此广泛应用在眼科学。
目前，OCT可对视网膜进行高分辨力，快速度的 二维成像，其纵向分辨率达14µm，纵向扫描速 度达160mm/s。
发展历程
1997年MIT的David Huang et al 在science上发表了 《optical coherence tomography》一文中首次提到 OCT Ⅰ:1994年，由ZEISS公司开发并投入商业使用 OCT Ⅱ:OCT仪器体积更小，更易操作，分辨率明显 提高，出现了RNFL分析 OCT Ⅲ:2002年3月，Stratus OCT上市，其分辨率更高， 分析速度更快，仪器体积更小，并具备进一步的分析程 序：包括视网膜分析，RNFL分析，视盘分析，同时也 包含FDA认证的RNFL和黄斑正常值数据库。 OCT Ⅳ:2006年。
分辨率高
光学相干断层扫描技术
光学相干层析是90年代发展起来的一种新型光学成 像手段它通过测量生物组织的背散射光强度和相位获 得内部的显微结构信息进行层析成像 分辨率1um-15um,比传统的超声成像高1-2个数量级， 而且可以实现实时在体检测，OCT系统的体积和制造 成本远小于MRI,使得这种技术在实验研究和临床应用 方面都大有可为
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对青光眼患者， 该技术使医生能够监测视神经 纤维层的变化情况，而无须测量眼压； 对糖尿病患者，可以对视网膜的肿胀进行定量测 量， 进而诊断病情。
实验结果证明， OCT诊断各种视网膜疾病非常有 用，从有斑点产生，到形成青光眼，再到视网膜 脱离均可探测，可用于青光眼和视网膜中区退化 的早期诊断。
光 源
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横向分辨率为：R 0.61 / NA
2 ln2 2 纵向分辨率为:： Lc Company Logo
光源
光源采用红外波段光波
生物组织对不同光波的吸收即散射效果都不同 在红外波段，生物组织对其吸收最低，散射 也最高
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扫描方式
单点（共焦）光学相干断层扫描
对样品从两个维度进行扫描，然后使用扫描时通过 参考光臂轴向扫描的相干门控效应所得到的深度信息 来重建三维图像。
并行（全场）光学相干断层扫描
样品采用全场照明的方式，使用电荷耦合器件 （CCD）照相机将样品的像记录下来; 移动参考镜面来记录连续的正面图像，随后可以重 建出三维的图像