基于眼底照相机的光学相干层析成像系统的研究

摘要

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种新颖的、无损伤的、非侵入的、高分辨率光学成像技术，涵盖了光学、电子学、计算机技术等学科。OCT结合迈克尔逊干涉仪与共焦显微技术，通过测量生物组织背向散射光的延迟信息，得到生物组织的二维或三维高分辨率微观结构图像，实现对生物体的活体、无损检测，即“光学活检”。OCT使得组织病理能够在体、实时和原位成像，分辨率一般为1-15微米，成像深度为2-3mm。
　　光在生物组织传播过程中发生了吸收、散射和反射，因此光学成像技术通常应用在光能容易直接到达或者借助其他工具到达的组织，由于光极易到达眼部组织，所以临床眼科为OCT的理想应用领域。
　　基于光学成像技术的成像深度的限制，将OCT技术与导管、内窥镜、腹腔镜或探针等设备结合，对于肿瘤检测和微创手术具有重要的影响，拓宽了OCT技术的应用领域。眼底照相机是一种眼科医疗光学仪器，帮助眼科医生观察患者眼底的状况，并以黑白或者彩色照片的形式记录下来。眼底照相机的光路主要包括观察光路、照明光路和照相光路。
　　由于OCT系统利用的是近红外宽带光源，难以确定眼底成像的位置，因此我们将OCT系统与眼底照相机耦合起来，构建了一套多模式眼科诊断系统，利用引导光路实现眼底的特定位置的成像。这套多模式眼科诊断系统利用免散瞳的眼底照相机获得彩色的眼底图像并进行存储，实时监控眼底检测区域的重要信息，能够直接观察到被扫描的眼底部位，利用频域OCT系统获得OCT断层扫描图像。系统主要包括OCT系统和眼底照相机系统。OCT系统主要包括：光源、光纤迈克尔逊干涉仪、参考臂、样品臂和光谱仪；眼底照相机系统主要包括照明光路、观察光路、成像光路。
　　论文的主要内容包括：介绍OCT和眼底照相机的发展现状和基本原理，自制透射式光栅光谱仪并进行光谱标定，测量OCT系统的点扩散函数，通过改进眼底照相机的光路实现与OCT系统的耦合，最终构建一套完整的基于眼底照相机的OCT眼科成像系统,并获得了眼底的彩色图像。

目录

1 绪论

1.1 视网膜成像模式的发展现状

1.2 OCT技术的发展及应用

1.3 眼底照相机的发展现状

1.4 本课题的研究内容和意义

2 光学相干层析成像技术

2.1 引言

2.2 OCT的基本原理及分类

2.2.1 OCT的分类

2.2.2 OCT的基本原理

2.2.3 时域OCT成像原理

2.2.4 频域OCT成像原理

2.2.5 频域OCT系统的性能参数

2.3 设计搭建频域OCT系统

2.3.1 构建频域OCT系统

2.3.2 光谱仪的谱线标定

2.3.3 点扩散函数的测量

2.4 小结

3 基于眼底照相机的OCT系统的设计

3.1 眼底照相机光学系统的设计

3.1.1 扫描光路

3.1.2 照明光路

3.1.3 照相光路

3.1.4 观察光路

3.2 基于眼底照相机OCT系统的改进

3.2.1光源的改进

3.2.2 二向色镜的选择

3.2.3 利用ZEMAX对系统的耦合光路进行仿真设计

3.3 基于眼底照相机的OCT系统的实验

3.4 小结

4 总结与展望

参考文献

附录A：攻读硕士研究生阶段发表论文及科研情况

致谢

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