光学相干层析技术( Optical Coherence Tomography, 简称OCT )以低相干测量为原理，是一种新型成像技术，可进行活体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，而纵向分辨力更高，又不象X 射线和射频电磁场一样对生物体产生不良影响。因此OCT 特别适用于那些具有高散射，非透明性质的样品，而生物体就是这样的样品。

目前OCT越来越多的被应用到生物体组织的诊断，特别是眼科以及皮下组织的病变诊断。其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。

图1为OCT影象和超声波检测结果进行对比，很显然，OCT的分辨率更高，影象更清晰。

图1

OCT的基本原理如图2所示，基本功能部分为2Х2的WDM，将检测光和参考光都输入光纤，并在光纤耦合器中分成2部分，一部分进入参考臂，一部分进入采样臂。当参考臂上反射回来的光和采样臂上反射回来的光进行干涉的时候，在干涉臂探测器上将获得信号。然后对不同空间点的采样，就可以获得不同空间的信息。经过滤波，数模转换等处理，将该信息转换成可视频显示的图象。因此，光是信号载波，光信号和最终的获得的信息是相关联的，光源的选择对OCT的性能有重大影响。

图2

对于OCT的光源选择，有两点值得注意：

，人体细胞对850nm以下的光，有较强的散射，而细胞中的水份对1500nm以上的光，吸收率又较高，这两点都对OCT的应用极其不利，因此，通常OCT的光源都要求波长在850-1600nm之间。图3分别显示了850nm和1300nm下的喉部软骨组织OCT影像。1300nm下的图象明显更清晰。

图3

第二，OCT的纵向扫描分辨率由光源的相干长度决定。

因此，为了得到更高的分辨率，就必须选用宽光谱光源，例如以前常用的超辐射发光二极管（SLD）和目前比较热门的飞秒激光泵浦的超连续谱。超辐射发光二极管，谱宽通常为40nm，最多可达到100nm。而随着超快激光技术的发展以及光子晶体光纤的出现，现在可以使用飞秒激光泵浦的超连续光谱，谱宽可以达到几百纳米。光子晶体光纤的出现，将给光信息技术领域带来一场革命性的变化。在光子晶体光纤的超连续谱产生过程中，飞秒激光器拥有比皮秒、纳秒激光器更强烈的色散效应以及非线性效应，因此能够获得更大谱宽。比如：德国menlosystems公司利用其飞秒光纤激光器作为泵源，就产生了约400nm的超连续谱。

我们以Menlosystems公司掺Yb光纤激光器（中心波长1030nm）很为例，在锁模状态下，拥有56nm的宽光谱（FWHM）和58fs的脉冲宽度。这使其将获得更强的色散和非线性效应，从而通过非线性光纤能够获得更大的光谱展宽。

图4

当然，除了光源对OCT基本功能的影响外，改变参考臂光程的扫描延迟线对整个设备的性能也有影响。通常采用的延迟线有振镜式，旋转镜对和电机平动式等。各有其优缺点：振镜式的扫描范围小，非线性，但是速度快；旋转镜对的扫描范围大，但是非线性；电机平动式的扫描线性度好，扫描范围大，但是速度较慢。

综上所述，OCT将半导体激光、超快光学技术，超灵敏探测、电子学、计算机控制和图像处理技术结合在同一系统之中，相对于传统检测手段来说，拥有分辨率高，对样品无伤害，可获得样品的实时测量结果等特点。随着超快激光和非线性光纤技术的飞速发展，我们有理由相信，OCT成像技术的发展将更令人期待。

参考文献：

[1] Optical Coherence Tomography: High-Resolution Imaging in Nontransparent Tissue：Mark E. Brezinski and James G. Fujimoto

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