一、简介

  光学相干断层扫描,(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种非侵入式、高分辨率的光学成像技术。它利用低相干光干涉原理,检测生物组织不同深度层面对入射弱相干光的背向反射或几次散射信号,通过扫描,可得到生物组织二维或三维结构图像。广泛应用于眼科、牙科和皮肤科的临床诊断,同时也向工业方向拓展。OCT分类如下图:

  OCT分类-按照实现方法分类

  二、

  2.1、时域OCT(TD-OCT)

  时域光学相干断层扫描(TD-OCT)是一种基于光学干涉原理的成像技术,主要用于生物医学领域。它的基础原理是利用低相干光源发出的光,通过分光镜分为参考光和样品光,样品光与生物组织相互作用后反射回来,与参考光结合形成干涉信号。通过移动参考反射镜改变光程,实现深度扫描,最终通过信号处理重建出组织的断层图像。TD-OCT是技术成熟、成本较低,但成像速度相对较慢,适合对成像速度要求不高的应用场景。

  TD-OCT原理图

  仪器构成

  时域光学相干断层扫描(TD-OCT)是一种基于低相干光源和迈克尔逊干涉仪的成像技术,其主要由光源(低相干光源,如SLD)、迈克尔逊干涉仪、机械扫描装置、探测器(硅光电二极管、InGaAs)、及电子学系统等部分组成。

  2.2FD-OCT

  频域光学相干断层扫描(FD-OCT)是一种通过傅里叶变换处理光谱信息以获取样品深度信息的先进成像技术,相比传统的时域OCT(TD-OCT),它无需移动参考臂,显著提升了成像速度,可实现高速实时成像。FD-OCT分为谱域OCT(SD-OCT)和扫频源OCT(SS-OCT)两种类型。SD-OCT使用宽带低相干光源,通过光谱仪将干涉光按波长分离,并利用线阵探测器同时检测所有波长的信号,经傅里叶变换后生成高分辨率断层图像;而SS-OCT则采用快速可调谐窄带激光器,样品光与参考光在分束器处结合后产生的干涉信号由单点探测器检测,利用光源波长的快速变化,通过傅里叶变换重建样品不同深度的反射率分布。

  SD-OCT(左)及SS-OCT(右)

  仪器构成

  SD-OCT和SS-OCT均属于频域OCT(FD-OCT)技术。SD-OCT使用宽带光源(如SLD)、迈克尔逊干涉仪、光谱仪(含衍射光栅和阵列探测器,如硅或InGaAs)及信号处理单元,优势在于高成像速度和灵敏度,且无机械移动部件,系统稳定性高。SS-OCT则采用扫频光源(如VCSEL)、迈克尔逊干涉仪、探测器(如硅或InGaAs)和信号处理单元,具有更高的成像速度、灵敏度和信噪比。

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