光学相干断层扫描
《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。
光学相干断层扫描技术在医学影像中应用

光学相干断层扫描技术在医学影像中应用光学相干断层扫描技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种通过测量组织反射光的幅度和时间延迟来获取组织内部结构信息的非侵入性成像技术。
自从OCT技术问世以来,其在医学影像学领域的应用取得了巨大的进展和突破,成为临床医学中常用的影像检查手段之一。
一、基本原理及仪器构成光学相干断层扫描技术通过使用激光器产生强度稳定的光源,然后通过光纤传输光束到组织目标区域。
光学探测器接收从组织反射回来的光,并测量光的时间延迟信号和光的幅度,再通过计算机图像处理和重建技术得到高分辨率的断层图像。
OCT仪器的基本构成包括:光源、光纤光束分束器、光束扫描器、光学探测器、计算机图像处理系统等。
其中,激光光源的特点是高亮度、窄线宽和短调制时间,这可以提供高分辨率和高信噪比的成像效果。
光束扫描器通过用来控制垂直和水平扫描的镜片组件,实现对光束方向的快速变化。
光学探测器接收反射回来的光并转换成电信号,通过计算机图像处理系统进行信号处理、图像重建和显示。
二、在眼科领域的应用1. 视网膜疾病检测与诊断光学相干断层扫描技术在眼科领域的应用最为广泛。
它可以用于检测与诊断各种视网膜疾病,如黄斑变性、视网膜裂孔、视网膜脱离等。
通过OCT成像,可以清晰地观察到视网膜层次结构和各个部分的变化,帮助医生准确确定疾病类型和进展情况,从而制定出最佳的治疗方案。
2. 角膜疾病的评估与手术规划OCT技术对角膜疾病的评估和手术规划具有重要意义。
角膜层次结构复杂,常常需要进行手术,如角膜屈光手术、角膜移植等。
OCT可以帮助医生准确定位手术部位、判断手术效果,提高手术的安全性和成功率。
三、在皮肤疾病领域的应用1. 皮肤病诊断与监测光学相干断层扫描技术在皮肤病诊断与监测方面具有广泛的应用前景。
传统的皮肤病诊断依赖于肉眼观察和组织活检,而OCT技术可以提供高分辨率的皮肤影像,清晰显示皮肤表层的结构,辅助医生判断皮肤病类型和程度,提供更为准确的诊断结果。
分频幅去相干 光学相干断层扫描血流成像的原理

分频幅去相干光学相干断层扫描血流成像的原理哎呀,说起这个“分频幅去相干”和“光学相干断层扫描血流成像”,真是让人头大。
不过,别担心,我尽量用大白话给你解释清楚,保证你听得懂。
首先,咱们得知道,光学相干断层扫描(OCT)这玩意儿,其实就是一种用光来“看”东西的技术。
它有点像医院的B超,不过不是用声波,而是用光波。
这光波能穿透皮肤,看到皮肤下面的结构,比如血管啊、组织啊什么的。
但是,光波有个问题,就是容易“相干”。
啥叫相干呢?简单说,就是光波之间会互相干扰,结果图像就模糊了,看不清楚。
这时候,“分频幅去相干”就派上用场了。
分频幅去相干,其实就是把光波分成不同的频率,然后去掉那些互相干扰的部分。
这样一来,图像就清晰多了,血管里的血流都能看得一清二楚。
想象一下,医生用这个技术,就像拿着一个超级放大镜,能清楚地看到你血管里的血流情况。
要是血管堵了,或者有啥异常,立马就能看出来。
这可比传统的检查方法方便多了,不用开刀,也不用打针,简直是医学界的一大进步。
不过,这技术也不是万能的。
比如,要是血管太细,或者血流太慢,可能就看不清楚了。
而且,设备也挺贵的,不是每个医院都能用得起。
说到这里,我不禁想起我那次去医院检查的经历。
医生拿着那个小机器,在我眼睛上晃来晃去,嘴里还念叨着什么“分频幅去相干”。
我当时心里那个紧张啊,生怕自己眼睛出啥问题。
结果医生看完,笑着说:“没事儿,挺健康的。
”我这才松了口气。
总之,这“分频幅去相干”和“光学相干断层扫描血流成像”虽然听起来高大上,但其实就是在用高科技帮我们看病。
希望以后这技术能越来越普及,让更多人受益。
光学相干断层扫描技术在视网膜病变中的应用

光学相干断层扫描技术在视网膜病变中的应用一、光学相干断层扫描技术概述光学相干断层扫描技术(optical coherence tomography,OCT)是一种根据光在组织中传播的反射与衰减的差别,实现对组织不同深度进行高分辨率的成像的无创检测技术。
该技术通过光学干涉原理,将扫描反射光与参考光之间的光程差转换为强度信号,从而生成组织结构的图像。
OCT技术具有无创、高分辨、高灵敏等特点,在医学各个领域中有着广泛的应用,尤其在视网膜病变中的应用是极为重要的。
二、光学相干断层扫描技术在视网膜病变中的应用视网膜是位于眼球底部的一层具有感光功能的组织。
它的主要功能是将光线转变为神经信号,传输到大脑中进行图像的处理和识别。
视网膜病变是指在视网膜或其周围组织中发生病理性改变,导致视力受损的病理状态,如黄斑部病变、静脉阻塞等。
光学相干断层扫描技术在视网膜病变的检测中具有非常重要的应用。
1.黄斑部病变的检测黄斑部是视网膜的中心区域,是眼睛感知光线信息最清晰最细致的部位。
如果该部位出现问题,如年龄相关性黄斑部病变(age-related macular degeneration,AMD),则会影响人的中心视觉。
其中,AMD可以分为早期、中期和晚期三个阶段,晚期病变包括湿性(wet)和干性(dry)两种类型,起病快、进展快、损伤明显,给视力带来的影响也比较严重。
OCT技术可以对黄斑区域及其下方的组织结构进行精细的检测,如黄斑上皮层、视杯、视盘等。
并可以实时进行动态观察,从而帮助医生更好地了解病情和病变程度,判断疾病进展情况和治疗效果。
2.视网膜血管病变的检测视网膜是全身最丰富的供血组织之一,其血管系统紧密地联系着眼球内各个组织。
因此在各种疾病发生时,血管系统的改变往往是其中最早的表现之一。
例如视网膜动脉阻塞(retinal artery occlusion)和视网膜静脉阻塞(retinal vein occlusion),容易导致视网膜中央动脉或中央静脉阻塞,病理性改变后的血管变细、变形或消失。
光学相干断层扫描原理

光学相干断层扫描原理光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种非侵入性的生物医学成像技术,可以在生物组织中生成高分辨率的三维断层图像。
OCT技术的原理基于光学干涉,利用光的相干性来获得生物组织的内部结构信息。
OCT技术的基本原理是采用光的干涉来获取样品的反射和散射信息。
在OCT系统中,一束光被分成两束,一束照射到样品上,另一束作为参考光与样品的反射光进行干涉。
通过调节参考光的光程差,可以获得不同深度处的干涉信号。
利用这些干涉信号,可以重建出样品内部的断层结构。
在OCT系统中,光源是至关重要的组成部分。
常用的光源包括超连续谱光源和频域光源。
超连续谱光源可以提供宽带的光谱,使得OCT系统可以获得较高的深度分辨率。
频域光源则可以通过调节光源频率来获取不同深度处的干涉信号,从而实现快速的扫描速度。
光学相干断层扫描的成像原理是基于光的干涉,通过测量不同深度处的干涉信号来重建样品的断层结构。
在OCT系统中,通过扫描样品和调节参考光的光程差,可以获得多个A扫信号。
这些A扫信号可以用来生成二维的断层图像,也可以通过多次扫描来生成三维的断层图像。
OCT技术具有高分辨率、无损伤和实时性等优点,广泛应用于临床医学和生物医学研究领域。
在眼科领域,OCT技术可以用来观察和诊断眼部疾病,如黄斑变性、青光眼和视网膜脱离等。
在皮肤科领域,OCT技术可以用来观察皮肤的结构和病变,如皮肤癌和湿疹等。
此外,OCT技术还可以应用于牙科、神经科学和材料科学等领域。
光学相干断层扫描技术的发展,为生物医学成像提供了一种高分辨率、无创伤和实时性的方法。
随着光源和探测器技术的不断进步,OCT系统的性能也在不断提高。
未来,光学相干断层扫描技术有望在临床医学和生物医学研究中发挥更大的作用,为人们提供更准确、更可靠的诊断和治疗手段。
光学断层相干扫描发展史

光学断层相干扫描发展史1. 引言光学断层相干扫描(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种高分辨率的非侵入性光学成像技术,能够实现对生物组织和材料的三维断层成像。
OCT技术的发展历程可以追溯到20世纪80年代,经过多年的研究和改进,已经成为医学、生物学和材料科学等领域中重要的成像工具。
本文将介绍光学断层相干扫描的发展历史,从早期的概念提出到现在的应用广泛,为读者提供一个全面详细、完整且深入的了解。
2. 早期概念提出光学断层相干扫描的概念最早由美国马萨诸塞州理工学院(MIT)的J.E. Swanson等人于1991年提出。
他们在一篇名为《光学相干域反射显微镜》的文章中,描述了一种利用干涉技术实现高分辨率断层成像的方法。
这篇文章提出了OCT的基本原理,即利用光的相干性实现对样品内部结构的成像。
3. 技术原理的发展在早期的OCT技术中,主要使用光纤光源和干涉仪来实现成像。
光纤光源的发展使得OCT系统的光源变得更加稳定和可靠。
干涉仪的设计和制造也得到了改进,使得相干光的干涉信号可以被准确地检测和分析。
随着技术的进步,OCT的分辨率也得到了提高。
早期的OCT系统分辨率较低,只能实现几十微米的成像分辨率。
然而,随着光源和探测器的改进,现代的OCT系统可以实现亚微米级别的分辨率,使得对生物组织的显微结构进行更加精细的观察成为可能。
4. 临床应用的发展OCT技术在临床应用中的发展也取得了重要的进展。
最早的临床应用是在眼科领域,用于眼底疾病的诊断和治疗。
OCT可以实现对视网膜和视神经的高分辨率成像,帮助医生更好地了解眼部疾病的发展和治疗效果。
随着技术的发展,OCT在其他临床领域也得到了广泛的应用。
例如,在皮肤科领域,OCT可以实现对皮肤组织的三维成像,用于皮肤病的诊断和治疗。
在牙科领域,OCT可以实现对牙齿和牙周组织的高分辨率成像,帮助牙医进行精确的治疗。
5. 生物学研究中的应用除了临床应用,OCT技术在生物学研究中也发挥着重要的作用。
光学相干断层扫描成像的原理与应用

光学相干断层扫描成像的原理与应用光学相干断层扫描成像(Optical Coherence Tomography,简称OCT)是一种高分辨率的非侵入性成像技术,广泛应用于医学、生物学、材料科学等领域。
本文将介绍OCT的原理和一些常见的应用。
OCT的原理基于光学干涉技术。
它利用光的干涉现象,通过测量光束与参考光束之间的干涉信号来获取样品内部的结构信息。
OCT系统由光源、分束器、参考光路和样品光路组成。
首先,光源产生一束宽谱光,通常是一束窄带的激光。
然后,光束通过分束器被分成两束,一束作为参考光束,另一束经过样品后再与参考光束进行干涉。
干涉信号被接收器接收并转化为电信号。
OCT的关键在于测量光束与参考光束之间的光程差。
通过改变参考光束的光程,可以得到不同深度的样品内部结构信息。
利用干涉信号的强度和相位信息,可以重建出样品的断层图像。
OCT的分辨率通常在几微米到几十微米之间,远超过传统的超声成像和X射线成像。
OCT在医学领域有广泛的应用。
例如,在眼科领域,OCT可以用于视网膜疾病的早期诊断和治疗监测。
通过扫描眼底,医生可以获取视网膜的断层图像,观察血管、神经纤维层等结构的变化,从而判断疾病的严重程度。
此外,OCT还可以应用于皮肤病学、牙科学等领域。
在皮肤病学中,OCT可以提供皮肤表面以下的组织结构信息,帮助医生诊断皮肤病变。
在牙科学中,OCT 可以用于观察牙齿的牙髓、牙根和牙周组织,辅助牙科医生进行治疗。
除了医学领域,OCT还在生物学、材料科学等领域有广泛的应用。
在生物学中,OCT可以用于观察小鼠胚胎的发育过程,研究器官和组织的结构和功能。
在材料科学中,OCT可以用于观察材料的内部结构,例如纤维材料的纤维方向和分布情况。
然而,OCT也存在一些限制。
首先,OCT对样品的透明度有一定要求,对于不透明的样品,需要进行特殊处理才能进行成像。
其次,OCT的成像深度有限,对于较厚的样品,只能获取表面的结构信息。
此外,OCT的成像速度相对较慢,对于动态变化的样品,可能无法实时观察。
光学相干断层扫描技术在眼科诊断中的应用

光学相干断层扫描技术在眼科诊断中的应用引言眼科诊断技术的不断发展已经使得眼科医生在疾病的早期发现与治疗上取得了巨大的进展。
光学相干断层扫描(OCT)技术作为最重要的眼底成像技术之一,已经在眼科领域取得了广泛的应用与认可。
本文将重点探讨光学相干断层扫描技术在眼科诊断中的应用,并分析其优势与局限性,以期为临床实践提供参考。
I. 光学相干断层扫描技术的原理光学相干断层扫描技术是一种用于获取眼底结构图像的非侵入性成像技术。
其原理基于光的干涉现象,在扫描过程中测量反射光的干涉模式,通过计算反射光的时间延迟来重建组织结构的三维图像。
光学相干断层扫描技术具有高分辨率、快速成像、无创伤等特点,适用于多种眼科疾病的诊断与监测。
II. 光学相干断层扫描技术在青光眼诊断中的应用青光眼是一种严重影响视力健康的眼科疾病,早期的诊断对于预防视力损害至关重要。
光学相干断层扫描技术可以提供有关前房角、视神经头及视网膜神经纤维层等组织结构的信息,帮助医生早期发现青光眼的迹象。
此外,光学相干断层扫描技术还可以定量评估眼内压、角膜形态等指标,为青光眼的治疗与监测提供依据。
III. 光学相干断层扫描技术在黄斑病变诊断中的应用黄斑病变是导致老年性黄斑变性等疾病的主要因素之一,对于患者的视力损害严重影响生活质量。
光学相干断层扫描技术通过高分辨率的成像能力可以清晰显示黄斑区结构,包括黄斑色素上皮、脉络膜和视网膜等组织层次。
该技术能够定量评估黄斑区的厚度、血管密度等指标,帮助医生进行病变的定位和进一步的治疗计划。
IV. 光学相干断层扫描技术在糖尿病视网膜病变诊断中的应用糖尿病视网膜病变是糖尿病患者常见的并发症之一,若不及时干预会导致严重的视力损害。
光学相干断层扫描技术能够提供详细的视网膜层次结构图像,帮助医生观察血管损伤、水肿和渗漏等病变,并定量评估视网膜的厚度变化。
这对于早期检测糖尿病视网膜病变、评估病变程度和监测疗效非常重要。
V. 光学相干断层扫描技术的优势与局限性光学相干断层扫描技术相较于传统的眼底成像技术具有高分辨率、三维成像能力和非侵入性等优点。
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光学相干断层扫描维基百科,自由的百科全书指尖的光学相干断层扫描图像。
光学相干断层扫描(英文: Optical coherence tomography,简称OCT)是一种光学信号获取与处理的方式。
它可以对光学散射介质如生物组织等进行扫描,获得的三维图像分辨率可以达到微米级。
光学相干断层扫描技术利用了光的干涉原理,通常采用近红外光进行拍照。
由于选取的光线波长较长,可以穿过扫描介质的一定深度。
另一种类似的技术,共焦显微技术,穿过样品的深度不如光学相干断层扫描。
光学相干断层扫描使用的光源包括超辐射发光二极管与超短脉冲激光。
根据光源性质的不同,这种扫描方式甚至可以达到亚微米级的分辨率,这时需要光源的频谱非常宽,波长的变化范围在100纳米左右。
光学相干断层扫描技术是光学断层扫描技术的一种。
目前比较先进的一种光学相干断层扫描技术为频域光学相干断层扫描,这种扫描方式的信噪比较高,获得信号的速度也比较快。
商用的光学相干断层扫描系统有多种应用,包括艺术品保存和诊断设备,尤其是在眼科中,这种断层扫描系统可以获取视网膜的细节图像。
最近,这种技术也被用于心脏病学的研究,以对冠状动脉的疾病进行诊断[1]。
目录[显示][编辑]简介一个肉瘤的光学相干断层扫描图像。
在全世界范围内,有数个研究组织从采用白光干涉对活体内人眼进行测量开始[2][3]对人体组织,尤其是眼睛的成像进行研究。
1990年的ICO-15 SAT 会议上,首先展示了一张基于白光干涉深度扫描原理的对活体内人眼眼底沿眼水平子午线的二维图像[4]。
1990年,丹野直弘对这个方案进行了进一步的研究[5][6],随后日本山形大学的一位教授也对此展开了研究[7]。
这些研究使得光学相干断层扫描技术拥有了微米级的分辨率和毫米级的穿透深度,还拥有产生截面图像的能力,因此它成为一种重要的生物组织成像技术[8]。
1993年,首次采用光学相干断层扫描技术对活体内的视网膜结构成像[9][10]。
光学相干断层扫描也被应用于许多艺术品保护的项目中,它被用来分析绘画作品的不同层次。
与其他医学图像系统相比,光学相干断层扫描有很大的优势。
医用超声成像和核磁共振成像由于分辨率不够,无法用于形态组织成像,而共焦显微技术则缺少毫米级的穿透能力[11][12]。
光学相干断层扫描是基于弱相干干涉学理论发展的[13][14][15]。
在传统的干涉学中需要使用相干长度很长的光源,因此通常选用激光作为干涉光源,相干长度通常达到数米。
而在光学相干断层扫描技术中,由于使用了宽带光源,相干长度被缩短到了几个微米。
宽带光源通常可以使用超辐射发光二极管或超短脉冲的激光(飞秒激光器)来实现。
白光也是一种功率较低的宽带光源。
光学相干断层扫描系统中的光束被分成两部分:一部分称为样品光臂,照射在样品上;一部分被称为参考光臂,通常照在镜子上。
样品产生的反射光和参考光臂产生的反射光会发生干涉,而仅仅当两条光路的长度相同(差距小于相干长度)时,会产生稳定的干涉图样。
通过调整参考光臂的镜子,可以得到样品的反射轮廓,这种技术被称为时域光学相干断层扫描。
样品反射能力较强的区域会产生较强的干涉,而超出干涉长度的反射光将不会产生干涉。
这样产生的反射轮廓被称为A扫描,包含有我们观察的样品内部结构的空间大小与位置的信息。
截面断层扫描B扫描可以通过结合不同深度的A扫描结果来重建。
根据使用的成像引擎的能力,还可以实现在给定深度上的C扫描。
[编辑]原理光学相干断层扫描可以获得透明或者不透明物质的表面以及次表面图像,图像的分辨率与小型显微镜相同。
它可以认为是一种类似超声成像的光学技术,通过组织对光线的反射来提供截面图像。
与其它成像技术相比,光学相干断层扫描可以提供拥有微米级分辨率的活体组织形态图像,因此,在医学界,它是一种非常具有吸引力的技术。
光学相干断层扫描的主要优点是•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•不需要离子辐射由于光学相干断层扫描采用了波长很短的光波作为探测手段,它可以达到很高的分辨率。
首先将一束光波照在组织上,一小部分光被样品表面反射,然后被收集起来。
大部分的光线被样品散射掉了,这些散射光失去了远视的方向信息,因此无法形成图像,只能形成耀斑。
散射光形成的耀斑会引起光学散射物质(如生物组织、蜡、特定种类的塑料等等)看起来不透明或者透明,尽管他们并不是强烈吸收光的材料。
采用光学相干断层扫描技术,散射光可以被滤除,因此可以消除耀斑的影响。
即使仅仅有非常微小的反射光,也可以被采用显微镜的光学相干断层扫描设备检测到并形成图像。
光学相干是滤除散射光的物理机制。
反射光可以作为相干光,而由于散射光散射的位置不同,造成光路长度的差异,再加上光源的相干长度极短,使得散射光失去了相干的性质。
在光学相干断层扫描设备中,光学干涉仪被用来检测相干光。
从原理上说,干涉仪可以将散射光从反射光中滤除,以得到生成图像的信号。
在信号处理过程中,可以得到从某一次表面反射的反射光深度和强度。
三维图像可以通过类似声纳和雷达的扫描来构建。
在已经引入医学研究的无创三维成像技术中,光学相干断层扫描技术与超声成像都采用了回波处理技术,因此他们的原理相似。
其他的医学成像技术如计算机断层扫描、核磁共振成像以及正电子发射断层扫描都没有利用回声定位的原理。
光学相干断层扫描的局限性是仅能扫描生物组织表面下1-2毫米的深度。
这是由于深度越大,光线无散射的射出表面的比例就越小,以至于无法检测到。
但是在检测过程中不需要样品制备过程,成像过程也不需要接触被成像的组织。
更重要的是,设备产生的激光是对人眼安全的近红外线,因此几乎不会对组织造成伤害。
[编辑]理论细节光学相干断层扫描的基础理论是白光或低相干光的干涉。
在这种技术中,光学设备包括一个干涉仪(在图.1中,使用了典型的迈克耳孙干涉仪),和低相干的宽带光源。
光线被分成两束,分别称为参考光臂和样品光臂,然后又将这两束光合并以产生干涉图样。
图1. 全场相干断层扫描的光学设备。
主要结构的名称:超辐射发光二极管(SLD),凸透镜(L1),50/50分光器(BS),照相机物镜(CO),CMOS-DSP照相机(CAM),参考平面(REF)和样品(SMP)。
照相机的功能是一个二维探测器阵列。
当该设备对深度扫描的时候,可以以无损的方式重建样品的三维图像。
图2. 典型的单点光学相干断层扫描的光学设备。
通过扫描照射在样品上的光束可以以微米级的分辨率以无损的方式重建样品的截面图,深度最深可达3mm。
图3. 采用光源扫频相干断层扫描技术来鉴别频谱。
主要结构名称:扫频光源或可调激光器(SS),分光器(BS),参考镜面(REF),样品(SMP),光子探测器(PD)以及数字信号处理模块(DSP)。
图4. 采用频域光学相干断层扫描技术来鉴别频谱。
主要结构名称:低相干光源(LCS),分光器(BS),参考镜面(REF),样品(SMP),衍射光栅(DG),作为光谱仪的全场探测器(CAM)以及数字信号处理模块(DSP)。
[编辑]时域光学相干断层扫描在时域光学相干断层扫描中,参考光臂的光路长度可以转换为时间。
低相干光源干涉的一个重要特征是相干图样,也就是明暗相间的条纹,仅当光路的长度差小于光源的相干长度时才会发生。
这种干涉称为对称干涉仪中的自相关(两个光臂具有相同的反射性)。
在光路长度差发生变化的时候,调制的包络也发生改变,而包络的峰值对应着光路的匹配。
两束部分相干的光线的干涉可以用光强的变化来表达其中,I S代表光强,k1 + k2 < 1表示相干光线分离比例,γ(τ)被称为相干度,这个函数是一个复数,它是依赖于参考光臂扫描(时间延迟τ)的干涉的包络与载波的比例。
在光学相干断层扫描中,主要的工作就是计算相干度的大小。
由于相干的门控效应,相干度可以表示为一个高斯函数[15]其中,Δν表示光源的频谱宽度,ν0是光源的中心频率。
在等式(2)中,高斯函数包络是光载波调制后的幅度,包络的峰值表示样品被测试的微结构的位置,而幅度则依赖于样品表面的反射性。
光载波的频率会受到扫描时干涉仪的光臂移动而产生多普勒效应,其频率可以由扫描的速度来控制。
这样,干涉仪臂的移动有两个作用,通过改变光路长度来实现深度扫描和带有多普勒频移的光载波。
在光学相干断层扫描中,多普勒频移可以表达为时域和频域的光学相干断层扫描的干涉信号。
其中ν0为光源的中心频率,v s为光路变化的扫描速度,而c代表光速。
光学干涉断层扫描的轴向和侧向分辨率是彼此独立的;前者是光原的相干长度,而后者是光学的函数。
光源的相干长度,也就是断层扫描的轴向分辨率为[编辑]频域光学相干断层扫描在频域光学相干断层扫描中,宽带干涉的信号通过频域分离的探测器来获取,分离的方式可以通过使用可变频率光源在不同时刻的频率的时间编码或者使用如光栅和线性探测器阵列的色散探测器。
根据傅立叶变换中的维纳-辛钦定理,信号的自相关函数与其功率谱密度互为傅立叶变换对,因此深度扫描可以通过对获得的频谱进行傅立叶变换立即得到,而不必移动参考光臂[16][17]。
这个特点可以极大提高成像的速度,而且可以增强信噪比。
然而对多种波长的并行检测限制了扫描的范围,光源的频谱宽度也限定了轴向的分辨率。
[编辑]空间编码频域光学相干断层扫描空间编码的频域光学相干断层扫描通过将不同光学频率的光线分散透射在探测器阵列上来提取空间信息(参见图4)。
这样,仅仅通过一次照射就可完成一次对深度的扫描。
虽然理论上空间编码频域扫描所获取的信号信噪比较高,但由于探测器的动态范围与光敏二极管相比较小,会造成信噪比的损失。
在使用1300纳米波长工作的时候,由于在这个波长区域动态范围的问题并不严重,因此信噪比的损失尚可接受。
这种方法的缺点是信噪比会出现严重下降的情况,信噪比的下降和零延迟的距离成正比。
由于探测器的波长受限,信噪比依赖于深度以sinc函数的形式衰减。
这是由于一个像素其实探测到的是光学频谱区域的一段,而不是单一的频率,对其进行傅立叶变换就会产生sinc函数。
另外,频谱探测器中的色散元件一般也无法将光线依其频率线性投射在探测器上,而通常是按照频率的倒数投射,这种非线性效应会进一步的降低信号的质量。
但是随着具有更多像素的新一代的CCD元件或光敏二极管阵列,信噪比的下降并不是一个严重的问题。
此外,合成阵列外差检测可以作为解决这一问题的另一个手段,而不需要使用高色散的元件。
[编辑]时间编码频域光学相干断层扫描时间编码频域光学相干断层扫描试图将时域扫描和空间编码频域扫描的优点结合起来。
在这种技术中,频谱中的不同成分不是在空间上区分的而是在时间上区分。
通过滤波或者调节生成波的频率可以产生连续频率的光波,而频谱可以在进行傅立叶变换之前重建出来。