光學相關層析成像技術與寬帶光源的理論和實驗研究.pdf

1、光學相關層析成像(OCT.Optical coherence tomography)是近十幾年發(fā)展起來的高分辨率動態(tài)無損檢測活體生物組織斷層或立體圖像的新技術.使用寬帶生物窗口頻段紅外光源,通過相關門和共焦結構的篩選,取得攜帶傳輸介質信息的彈道光子和最少散射次數光子作為成像信號,圖像分辨率達到微米量級.還具有體積小,造價低和光纖內窺鏡型適于人體內腔導入探查等優(yōu)點,良好的臨床應用前景使其迅速成為光學領域研究熱點之一.該文對與OCT成像質量

2、相關的光子傳輸規(guī)律及其與圖像誤差和噪聲的關系等理論問題進行了深入分析,力求用簡潔的數學語言給出定量結論.第四章以生理解剖學和血流動力學數據說明了提取癌癥病灶區(qū)血液循環(huán)和新陳代謝參數進行功能成像對癌癥的特異性診斷意義,并對參數檢測的具體方法進行了方案設計,論證了用形態(tài)學和循環(huán)代謝雙判據分析早期診斷癌癥的可行性.實驗研究方面,用所建立的實驗OCT系統(tǒng)進行了生物組織成像,對試驗中出現的同步問題和與掃速有關的噪聲問題,提出了解決方案并得到了好結

3、果.使用高滲制劑進行了提高成像深度和對比度的實驗,用數字圖像處理方法進行了分離空氣與組織界面實驗,提高了圖像對比度和觀測深度.最后,采用激光抽運光纖產生SRS和其他非線性效應的方法,實驗獲得了超寬帶光輸出.主要創(chuàng)新點為:1.首次用能量守恒的矢量合成理論解釋了OCT探測中背向散射光束的疊加和散斑形成過程.指出OCT散斑不是通常意義的空間干涉幅度散斑而是不同相位散射光干涉時能量匹配引起時域能量起伏造成的能量散斑.2.首次提出了用內窺鏡ODT

4、技術形成組織細胞形態(tài)學和與癌癥病理特征密切相關的循環(huán)代謝改變雙指標判據,提高癌癥早期診斷可靠性的技術方案,并對可行性進行了分析論證.3.首次提出了用高功率激光二極管抽運的光纖受激拉曼散射頻移結合其他非線性效應共同擴展入射光頻帶,形成小型化、低噪音的寬帶OCT光源以提高圖像分辨率的方案,進行實驗研究并得到超寬帶輸出.4.首次將散射延時引入到多次散射光的成像誤差理論,并指出"散射延時相關的定位誤差"往往大于散射角度引起的定位誤差,是多次散射