OCT技術(shù)調(diào)研講述

1、從四個(gè)方面介紹：1、OCT簡(jiǎn)介；2、OCT技術(shù)的應(yīng)用；3、國(guó)內(nèi)外的研究團(tuán)隊(duì)介紹；4、國(guó)內(nèi)外廠商及產(chǎn)品介紹。一、OCT簡(jiǎn)介 光學(xué)相干層析（Optical Coherence Tomography，簡(jiǎn)稱(chēng) OCT）是 20 世紀(jì) 90 年代初發(fā)展起來(lái)的低損、高分辨、非侵入式的醫(yī)學(xué)、成像技術(shù)。它的原理類(lèi)似于超聲成像，不同之處是它利用的是光，而不是聲音。相比其它一些成像技術(shù)，例如超聲成像、核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）、X-射線(xiàn)計(jì)算機(jī)斷層（X-ray Computed Tomography，CT）等，OCT 技術(shù)具備與之相比較高的分辨率（幾微米級(jí)），同時(shí)，與

2、共聚焦顯微（Confocal Microscopy）、多光子顯微技術(shù)（Multiphoton Microscopy）等超高分辨技術(shù)相比，OCT 技術(shù)又具有與之相比較大的層析能力，如圖1所示。可以說(shuō) OCT 技術(shù)填補(bǔ)了這兩類(lèi)成像技術(shù)之間的空白，在眼科、皮膚、胃腸道、腎臟、血管等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。圖1 OCT 與其它成像技術(shù)的對(duì)比OCT 技術(shù)手段方面，根據(jù)探測(cè)信號(hào)的類(lèi)型不同，OCT 主要有兩種技術(shù)手段：時(shí)域 OCT（Time Domain OCT，TD-OCT）和頻域 OCT（Fourier Domain OCT， FD-OCT）。1、時(shí)域OCT技術(shù)光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)結(jié)合了低相干干涉和

3、共焦顯微測(cè)量的特點(diǎn)。系統(tǒng)選用的光源為寬帶光源，常用的是超輻射發(fā)光二極管(SLD)。光源發(fā)出的光經(jīng)22耦合器分別通過(guò)樣品臂和參考臂照射到樣品和參考鏡，兩個(gè)光路中的反射光在耦合器中匯合，而兩臂光程差只有在一個(gè)相干長(zhǎng)度內(nèi)才能發(fā)生干涉信號(hào)。同時(shí)由于系統(tǒng)的樣品臂是一個(gè)共焦顯微鏡系統(tǒng)，探測(cè)光束焦點(diǎn)處返回的光束具有最強(qiáng)的信號(hào)，可以排除焦點(diǎn)外的樣品散射光的影響，這是OCT可以高性能成像的原因之一。把干涉信號(hào)輸出到探測(cè)器，信號(hào)的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)樣品的反射強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)解調(diào)電路的處理，最后由采集卡采集到計(jì)算機(jī)進(jìn)行灰度成像。圖2 時(shí)域OCT基本光路OCT 成像的主旨就是要得到樣品不同深度的反射率分布。如果參考鏡處的反射率一定，

4、那么由于樣品結(jié)構(gòu)的不均勻性，從樣品不同深度散射回來(lái)的光的強(qiáng)度就不同，所以當(dāng)兩臂光相遇時(shí)產(chǎn)生的干涉信號(hào)里就帶有樣品不同深度的光反射率信息。由寬帶光源的低相干性可知，OCT干涉儀可以獲得較窄相干長(zhǎng)度，保證軸向掃描的成像分辨率在微米級(jí)。對(duì)于窄帶光源，如圖3(a)所示，由于其相干長(zhǎng)度很長(zhǎng)，在相當(dāng)大的光程差范圍內(nèi)都能輸出干涉條紋變化。這樣的干涉條紋對(duì)比度與兩臂的光程差變化幾乎無(wú)關(guān)，無(wú)法確定零級(jí)條紋的位置，則無(wú)法找到等光程點(diǎn)，失去了精確定位的功能。而對(duì)于寬帶光源而言，如圖3(b)所示，只有當(dāng)兩臂的光程差在這個(gè)很短的相干長(zhǎng)度之內(nèi)時(shí)，探測(cè)器才能檢測(cè)到干涉條紋的對(duì)比度變化。而且，在對(duì)比度最大的地方對(duì)應(yīng)著等光程點(diǎn)

5、，隨著光程差的增加，對(duì)比度迅速銳減，因此具有很好的層析定位精度。于是可移動(dòng)參考臂的反射掃描鏡，來(lái)尋找變化后的平衡點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量反射掃描鏡的變化前后的位移即可測(cè)得相應(yīng)的光纖傳感器長(zhǎng)度的變化。圖3 窄帶光源與寬帶光源相干長(zhǎng)度的比較由于光源為低相干寬帶光源，故其相干長(zhǎng)度極短。而只有當(dāng)參考臂和測(cè)量臂光程差在光源的一個(gè)相干長(zhǎng)度之內(nèi)時(shí)，背向散射光和參考光才會(huì)產(chǎn)生干涉，且當(dāng)光程差接近零時(shí)才具有最大相干強(qiáng)度。因此，隨著參考鏡的軸向移動(dòng)，可選擇樣品中與之光程相等的層來(lái)進(jìn)行成像，而其他層的信息將被濾掉，從而實(shí)現(xiàn)了層析成像。圖4所示為一個(gè)簡(jiǎn)單組織的一次縱向掃描的結(jié)果。此樣品組織由兩層構(gòu)成，折射率分別為n1和n2，與空

6、氣的折射率 n 不同。樣品臂中，在兩種不同折射率介質(zhì)的交界面處會(huì)發(fā)生反射。當(dāng)參考臂的反射鏡掃描時(shí)，探測(cè)器的輸出端可以看到兩個(gè)干涉信號(hào)。其中第一個(gè)干涉信號(hào)對(duì)應(yīng)著空氣與組織層1的交界面，第二個(gè)干涉信號(hào)對(duì)應(yīng)著組織層1與組織層2的交界面。在載波頻率處解調(diào)，就可以得到原始的干涉信號(hào)的光強(qiáng)。通過(guò)沿樣品表面 X 方向和 Y 方向移動(dòng)樣品臂可以獲得樣品的三維圖像。圖4 OCT 縱向掃描示意圖2、頻域OCT技術(shù)頻域 OCT 在近年來(lái)漸漸取代了時(shí)域 OCT，其重要原因在于其無(wú)需在參考臂中進(jìn)行光程掃描，直接一次性獲取縱向掃描。如此，頻域OCT 系統(tǒng)的成像速度將得到極大提高。時(shí)域 OCT 采集的是隨參考臂光程變化的強(qiáng)

7、度信號(hào)，它的每一個(gè)縱向掃描時(shí)間都等于參考臂光程變化一個(gè)周期的時(shí)間。頻域 OCT 的參考臂無(wú)需掃描，它一次性地采集某一橫向位置的深度方向的干涉光譜信號(hào)，也就是頻域信號(hào)。深度方向的時(shí)域信號(hào)就編碼在這個(gè)光譜里。每一個(gè)縱向掃描實(shí)際就對(duì)應(yīng)一個(gè)干涉光譜，對(duì)光譜做傅里葉變換即可恢復(fù)出時(shí)域信號(hào)。頻域 OCT 省去了傳統(tǒng)時(shí)域 OCT 當(dāng)中深度掃描的時(shí)間，極大提高了成像采集速度。獲得干涉光譜目前主要有兩種方法，一種是基于光譜儀，另一種是基于掃頻光源。前者我們稱(chēng)之為光譜頻域 OCT（Spectral Domain OCT， SD-OCT），后者我們稱(chēng)之為掃頻 OCT（Swept Source OCT， SS-OCT

8、）。如圖5所示，SD-OCT是通過(guò)一個(gè)基于光柵和透鏡的光譜儀，將干涉信號(hào)分光再聚焦到線(xiàn)陣電荷耦合元件harge-Coupled Device，CCD）上獲得干涉光譜的。如圖6所示，SS-OCT則是通過(guò)采用一個(gè)輸出波長(zhǎng)隨時(shí)間高速掃描的掃頻光源，再通過(guò)探測(cè)器記錄下每一波長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)而得到干涉光譜。圖5 基于光譜儀的頻域OCT基本光路圖6 基于掃頻光源的頻域OCT基本光路2.1光譜頻域OCT技術(shù)原理如圖3所示，若光源是一個(gè)具有高斯線(xiàn)型的寬帶低相干光源，假設(shè)其光譜功率密度表示為 s(k)。另外，樣品臂不再是單一反射鏡面，而是一個(gè)具有多層結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，每層有不同的反射率。檢測(cè)到的信號(hào)表達(dá)式為：上式中，R 代

9、表參考臂反射率，、分別代表樣品第 i、j 層的反射率。表示樣品第 i 層與參考臂的光程差，表示樣品第 i層與第 j 層之間的光程差。上式前兩項(xiàng)依然表示直流本底項(xiàng)，第三項(xiàng)是互相干項(xiàng)，表示樣品不同層反射光與參考光的干涉信號(hào)，第四項(xiàng)是自相關(guān)項(xiàng)，表示樣品不同層之間的干涉。表示對(duì)于不同波數(shù)光的光強(qiáng)，可以通過(guò)測(cè)量干涉信號(hào)的光譜得到。要得到樣品內(nèi)部深度方向的結(jié)構(gòu)信息，也即反射率信息，我們還需要將上式從波數(shù)域（k）變換到空間域（z）。對(duì)上式做傅里葉變換可以得到上式中，表示光源光譜做傅里葉變換后的形式，也是光源相干函數(shù)的包絡(luò)。z 表示樣品某層與參考臂的光程差，如果將零光程差點(diǎn)放置在樣品表面，z 表示信號(hào)距離樣品

10、表面的距離，也即深度。前兩項(xiàng)依然是直流項(xiàng)，出現(xiàn)在 z=0 的位置，第三項(xiàng)反映樣品深度方向信息，不同層的反射率信息都記錄在該項(xiàng)中。最后一項(xiàng)是自相關(guān)項(xiàng)，因?yàn)闃悠分懈鲗臃瓷渎室话惚容^小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于參考臂反射率，故此項(xiàng)較小，且出現(xiàn)在 z=0 位置附近。系統(tǒng)的測(cè)量臂進(jìn)行橫向掃描，對(duì)每個(gè)橫向掃描位置采集到的干涉光譜信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，最后拼接在一起，就能得到樣品的各層橫截面圖像。頻域 OCT 的探測(cè)原理可以用圖7來(lái)說(shuō)明。參考臂和樣品臂返回的干涉信號(hào)被光柵分光、聚焦后打在線(xiàn)陣CCD 上，CCD的每一個(gè)像素都接收某波長(zhǎng)的干涉光譜，由于受到光程差的調(diào)制，CCD上會(huì)接收到明暗相間的振蕩信號(hào)，振蕩頻率取決于樣品與參考

11、臂的光程差。對(duì)該信號(hào)做逆傅里葉變換后即可恢復(fù)出樣品深度方向的結(jié)構(gòu)信息。圖7 頻域 OCT 的探測(cè)原理2.2掃頻OCT技術(shù)原理掃頻OCT技術(shù)與在光通信領(lǐng)域廣泛使用的光學(xué)頻域測(cè)距(OFDR)技術(shù)在原理上是相通的。在大多數(shù)使用單點(diǎn)探測(cè)器的掃頻OCT系統(tǒng)中，干涉光譜的強(qiáng)度如式所示，其中，為從參考臂返回到探測(cè)器的光功率，為照射到樣品上的光功率，和分別代表樣品深度方向上反射系數(shù)的幅度和相位，為光源相干函數(shù)，代表隨時(shí)間變化的波數(shù)，z代表樣品深度坐標(biāo)。在上式等號(hào)右邊，第一項(xiàng)代表從參考臂返回的光強(qiáng)，第二項(xiàng)為從樣品各層返回的光強(qiáng)以及樣品各層之間的干涉光強(qiáng)，前兩項(xiàng)代表會(huì)對(duì)最后得到的圖像形成干擾背景的噪聲信號(hào)，通常稱(chēng)

12、第一項(xiàng)為直流項(xiàng)，稱(chēng)第二項(xiàng)為自相關(guān)項(xiàng)，第三項(xiàng)為參考臂與樣品各層之間的干涉光強(qiáng)，即掃頻光學(xué)相干層析系統(tǒng)探測(cè)到的有效干涉光譜信號(hào)，對(duì)此干涉光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換，即可實(shí)現(xiàn)從波數(shù)空間到深度空間的轉(zhuǎn)換，獲得深度分辨的樣品散射強(qiáng)度信息。對(duì)干涉光譜信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換之后的表達(dá)式如式所示：其中，為光源功率譜，AC項(xiàng)為自相關(guān)項(xiàng)FFT之后的結(jié)果。如圖8所示為掃頻OCT技術(shù)的原理示意圖。根據(jù)維納辛欽定理，信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)和功率譜密度是一對(duì)傅立葉變換對(duì)，對(duì)于掃頻OCT技術(shù)而言，通過(guò)探測(cè)樣品光與參考光干涉光譜信號(hào)，基于傅立葉變換的信號(hào)處理即可恢復(fù)樣品各層信號(hào)和參考鏡信號(hào)的自相關(guān)信號(hào)，反映樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖8掃頻OCT的

13、原理示意圖2.3時(shí)域OCT、光譜頻域 OCT、掃頻OCT的對(duì)比傳統(tǒng)的時(shí)域OCT直接測(cè)量干涉信號(hào)，而傅立葉域OCT測(cè)量干涉信號(hào)的光譜，通過(guò)對(duì)干涉光譜信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換重建OCT軸向掃描信號(hào)。雖然這種傅立葉域OCT探測(cè)方式需要光譜探測(cè)裝置和額外的信號(hào)處理步驟，其優(yōu)點(diǎn)在于樣品中所有深度位置的信號(hào)同時(shí)被探測(cè)，而不是傳統(tǒng)的時(shí)域OCT探測(cè)技術(shù)中需要對(duì)樣品進(jìn)行逐點(diǎn)的深度掃描，先后探測(cè)樣品各個(gè)深度位置處的信息。在系統(tǒng)的成像速度和靈敏度方面都有顯著的提高。掃頻OCT與譜域OCT的基本原理是相通的，在譜域OCT系統(tǒng)中，光源使用寬帶光源，探測(cè)部分基于光柵將寬帶干涉信號(hào)的不同光譜成分投射在線(xiàn)陣CCD的不同像素上，CC

14、D的一次曝光記錄一組完整的干涉光譜信號(hào)。與掃頻OCT中干涉光譜信號(hào)是按照時(shí)間先后獲取的不同，譜域OCT系統(tǒng)將干涉光譜信號(hào)編碼在不同的空間位置上。譜域OCT系統(tǒng)中使用的CCD是硅基光子探測(cè)材料，在800nm波段有很高的靈敏度響應(yīng)，而在高于1000nm的波段靈敏度迅速下降。雖然譜域OCT在對(duì)弱散射組織例如眼睛成像方面有接近完美的表現(xiàn)，但由于隨著波長(zhǎng)變短，光的散射效應(yīng)迅速加大，使工作在800nm波段的譜域OCT不適合對(duì)散射組織進(jìn)行成像。例如，對(duì)上皮組織進(jìn)行成像在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域很有價(jià)值，因?yàn)槿梭w癌癥細(xì)胞多起源于管腔組織(如結(jié)腸、食道)的上皮組織。在上皮組織中，密集分布的細(xì)胞器(如線(xiàn)粒體、細(xì)胞核、細(xì)胞膜)

15、可看作一種高散射介質(zhì)，限制了800nm波段光學(xué)成像的穿透深度。類(lèi)似地，很多種非生物材料對(duì)較短波長(zhǎng)的光波也表現(xiàn)出很強(qiáng)的散射效應(yīng)。由于一系列光通信器件(如半導(dǎo)體光放大器、光纖及其光纖型光電器件、hiGaAS探測(cè)器)的商業(yè)化，掃頻OCT系統(tǒng)可以搭建成為工作在1000nm、131onln或1550nm波段的成像系統(tǒng)。因此，能利用較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光波對(duì)高散射樣品進(jìn)行光學(xué)成像，是掃頻OCT系統(tǒng)的一大特色。掃頻OCT系統(tǒng)相對(duì)譜域OCT系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于靈敏度下降方面的性能。這兩種系統(tǒng)對(duì)探測(cè)樣品較深位置處的信號(hào)靈敏度都有所下降。在譜域OCT系統(tǒng)中，由于光譜儀記錄干涉光譜信號(hào)需要一定的積分時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)由于樣品

16、抖動(dòng)對(duì)干涉光譜信號(hào)附加一個(gè)隨機(jī)相位躍變，造成干涉光譜信號(hào)被平均的結(jié)果(通常被稱(chēng)為“fringe washout”效應(yīng))。對(duì)更高頻率的條紋信號(hào)探測(cè)的不精確性導(dǎo)致相應(yīng)的靈敏度下降現(xiàn)象。在掃頻OCT系統(tǒng)中，靈敏度下降因素是由于掃頻光源輸出波長(zhǎng)具有一定的瞬時(shí)線(xiàn)寬引起，相干性隨光程差加大而下降，這與譜域OCT系統(tǒng)光譜儀的有限光譜分辨率引起的靈敏度下降相似。當(dāng)前掃頻激光光源可以達(dá)到的瞬時(shí)線(xiàn)寬在0.060.2nm，與其對(duì)應(yīng)的6dB靈敏度下降深度為37mm。譜域OCT系統(tǒng)中光譜儀的光譜分辨率也能達(dá)到與掃頻光源瞬時(shí)線(xiàn)寬同一量級(jí)的光譜分辨率，但由于“washout”效應(yīng)導(dǎo)致實(shí)際的靈敏度下降6dB對(duì)應(yīng)的深度位置在1

17、3mm。第三，至今為止，掃頻OCT系統(tǒng)能達(dá)到比譜域OCT系統(tǒng)更快的成像速度。這要?dú)w功于掃頻激光技術(shù)的快速發(fā)展，其中包括傅立葉域鎖模激光技術(shù)，也由于商業(yè)化的高速數(shù)據(jù)采集卡的發(fā)展。出現(xiàn)的采用傅立葉域鎖模激光的掃頻OCT系統(tǒng)能達(dá)到370KHz的軸向掃描速度，而且其中的核心組件還能支持更高速率的軸向掃描速度。而譜域OCT系統(tǒng)的速度，受限于靈敏度性能和商用線(xiàn)陣探測(cè)器陣列的積分時(shí)間和讀取速度。雖然最近報(bào)道了采用新式相機(jī)的譜域OCT系統(tǒng)達(dá)到312.SKHz的軸向掃描速度，但是其軸向分辨率和靈敏度性能都產(chǎn)生極大的下降。二、光學(xué)相干層析技術(shù)的應(yīng)用早期的OCT大多應(yīng)用于眼科，因?yàn)檠劬ο鄬?duì)來(lái)說(shuō)屬于透光性較好的介質(zhì)。

18、隨著 OCT 技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于透光性不那么好、散射較強(qiáng)的其他組織，OCT 也逐漸有了許多應(yīng)用。在過(guò)去十幾年里，OCT與光纖技術(shù)和內(nèi)窺技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用擴(kuò)展到了胃腸道、皮膚、肺部、腎臟、心血管等諸多領(lǐng)域。1、在眼科方面的應(yīng)用OCT 技術(shù)的第一個(gè)臨床應(yīng)用領(lǐng)域就是眼科學(xué)。由于利用了寬帶光源的低相干性，OCT 具有出色的光學(xué)切片能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)次表面高分辨率的層析成像，其探測(cè)深度遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的共焦顯微鏡，尤其適合眼組織的成像研究，能夠提供傳統(tǒng)眼科無(wú)損診斷技術(shù)無(wú)法提供的視網(wǎng)膜斷層結(jié)構(gòu)圖像，不僅能清晰地顯示出視網(wǎng)膜的細(xì)微結(jié)構(gòu)及病理改變，同時(shí)還可以進(jìn)行觀察并做出定量分析，其在眼科診斷方面的研究是 OCT 生物

19、醫(yī)學(xué)應(yīng)用發(fā)展的重點(diǎn)方向之一，對(duì)眼科疾病診斷做出重大貢獻(xiàn)，目前已成為視網(wǎng)膜疾病和青光眼強(qiáng)有力的診斷工具。 隨著 OCT 性能的提高，可以預(yù)測(cè) OCT 對(duì)眼科將產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響，從而可以提高疾病早期診斷的靈敏度和特異性，改變監(jiān)測(cè)疾病進(jìn)展的能力。OCT 對(duì)于理解視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)和功能，解釋視網(wǎng)膜疾病的發(fā)病機(jī)理，確定新型治療方案，監(jiān)測(cè)疾病治療效果等方面起著越來(lái)越重要的作用。目前在臨床上 OCT 主要用于青光眼、黃斑病變、玻璃體視網(wǎng)膜疾病、視網(wǎng)膜下新生血管的早期診斷及術(shù)后隨診。 2、在皮膚科方面的應(yīng)用OCT 技術(shù)已經(jīng)達(dá)到人體皮膚成像的目的。高分辨率的 OCT 能檢測(cè)到人體健康皮膚的表皮層、真皮層、附屬器和

20、血管。Welzel等實(shí)現(xiàn)了 OCT 系統(tǒng)的人體皮膚成像，成像系統(tǒng)中波長(zhǎng)為 830nm，深度分辨率為 15m，探測(cè)深度為 0.51.5mm，成像時(shí)間為1040s。Wang 等還可以描繪出軸向分辨率10m的在體小鼠皮膚和人體胃腸道的 OCT成像，將甘油和丙二醇涂于小鼠皮膚表面 OCT 成像，可見(jiàn)表皮、表皮基底層，真皮乳頭層、真皮網(wǎng)絡(luò)層，皮下組織，筋膜，肌肉和毛囊。 OCT 可以用于損傷修復(fù)監(jiān)測(cè)。Yeh 等用 OCT、多光子顯微鏡（Multiphoton microscope，MPM）在皮膚組織仿真模型中監(jiān)測(cè)激光熱損傷和隨后的損傷修復(fù)。離體的皮膚組織仿真模型由含有1型膠原蛋白、纖維細(xì)胞的真皮和不同角

21、蛋白酶的表皮組成。非侵入性光成像技術(shù)被用作隨時(shí)間變化的基質(zhì)損傷和修復(fù)的系列測(cè)量，并與組織病理學(xué)檢查結(jié)果對(duì)比。3、在心血管系統(tǒng)的應(yīng)用OCT 作為非侵入性檢測(cè)技術(shù)用于活體血液成像，在生物醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷中具有很大的價(jià)值。光學(xué)多普勒層析成像（Optical Doppler tomography，ODT）是將激光多普勒流量計(jì)與 OCT相結(jié)合，也稱(chēng)作彩色多普勒相干層析成像（Color Doppler optical coherence tomography，CDOCT），可達(dá)到人體血流的高分辨率成像和實(shí)時(shí)檢測(cè)。Chen 等用 ODT 獲得了在體雞胚絨毛膜和嚙齒類(lèi)動(dòng)物腸系膜的活體血流層析速度成像，并監(jiān)測(cè)

22、對(duì)于血管活性藥物的干預(yù)和光動(dòng)力學(xué)治療后血流動(dòng)力學(xué)的改變及血管結(jié)構(gòu)的變化。4、非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用OCT 研究的最初目的是為生物醫(yī)學(xué)的層析成像，并且醫(yī)學(xué)應(yīng)用仍然繼續(xù)占主導(dǎo)地位。除了在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，隨著 OCT 技術(shù)的發(fā)展，OCT 技術(shù)正在向其他領(lǐng)域推進(jìn)，特別是工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域，如位移傳感器、薄底片的厚度測(cè)量以及其他可以轉(zhuǎn)換成位移的被測(cè)物的測(cè)量。最近，低相干技術(shù)已作為高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)。OCT 技術(shù)還可用于測(cè)量高散射聚合物分子的殘余孔隙、纖維構(gòu)造和結(jié)構(gòu)的完整性。還可以用于測(cè)量材料的鍍層。OCT 技術(shù)還能用于材料科學(xué)，J.P.Dunkers 等人使用OCT 技術(shù)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了無(wú)損傷的檢測(cè)。 M.B

23、ashkansky 等人利用 OCT 系統(tǒng)對(duì)陶瓷材料進(jìn)行了檢測(cè)，拓展了 OCT 技術(shù)的應(yīng)用范圍。S.R.Chinn 等還對(duì) OCT 在高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)多層光學(xué)存儲(chǔ)和高探測(cè)靈敏度。三、國(guó)內(nèi)外研究團(tuán)隊(duì)介紹1、國(guó)外的研究團(tuán)隊(duì)：（總結(jié)了文獻(xiàn)中多次提到的這些國(guó)外研究團(tuán)隊(duì)的突出貢獻(xiàn)）1)美國(guó)麻省理工大學(xué)的 Fujimoto 研究小組：與 David Huang首次提出光學(xué)相干層析技術(shù)。光譜OCT研究的先驅(qū)，最早開(kāi)展偏振 OCT的研究，首次建立了基于自由光學(xué)元件的偏振 OCT 系統(tǒng)。2)維也納大學(xué)的 Fercher 研究小組：1993 年，F(xiàn)ercher 等人發(fā)表了第一張人類(lèi)眼底活檢

24、OCT 斷層照片，于 1995 年首次提出頻域 OCT 技術(shù)并從理論上論證了其可行性。3)美國(guó)麻省理工學(xué)院的 Wojtkowski：2002年首次從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證頻域 OCT 技術(shù)，獲得了第一幅人體在體視網(wǎng)膜 OCT 圖像，指出了頻域 OCT 在成像速度和信噪比兩方面相比時(shí)域 OCT 有巨大的改善和提高。2004 年，利用超寬帶光源實(shí)現(xiàn)了超高分辨率的頻域OCT。4)美國(guó)麻省理工學(xué)院的Potsaid：2005年將cMos探測(cè)器引入譜域ocT系統(tǒng)之后才真正實(shí)現(xiàn)了譜域ocT系統(tǒng)成像速度的突破。5)美國(guó)加州大學(xué)歐文分校 Beckman 實(shí)驗(yàn)室的的Zhongping Chen和J.S. Nelson研究組：

25、Chen 小組采用摻雜的光子晶體光纖可以實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)在 1m，理想分辨率為 2.1m 的超高分辨率 OCT。并基于位相分離技術(shù)，成功地將多普勒 OCT 應(yīng)用于鮮紅斑痣的激光治療，藥物對(duì)血流的影響，大腦血流分布，以及微流體芯片中流體動(dòng)態(tài)測(cè)量等諸多研究中。另外，美國(guó)Oregon Health & Science University的Ruikang Wang研究組。美國(guó)伊利諾斯大學(xué)的 Boppart 研究小組、西澳大利亞大學(xué)的 Sampson 研究小組、美國(guó)西儲(chǔ)大學(xué)的 Izatt 研究小組、英國(guó) Keele 大學(xué)的 Ruikang Wang 研究小組及香港科技大學(xué)的Schmitt 研究小組等科研機(jī)

26、構(gòu)在這方面做了相當(dāng)多的工作。2、國(guó)內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)（每個(gè)研究團(tuán)隊(duì)下面都有一些老師在研究，以及一些碩博文獻(xiàn)，列出了一些老師的名字，總結(jié)了每個(gè)團(tuán)隊(duì)的研究?jī)?nèi)容）1) 天津大學(xué)光電信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，利用蒙特卡洛模擬研究OCT的圖像對(duì)比度，探討了OCT探測(cè)深度，圖像清晰度，圖像散斑；還提出一種高速OCT成像技術(shù)，將傳統(tǒng)的點(diǎn)聚焦成像模式改變?yōu)榫€(xiàn)聚焦成像模式。（姚曉天、劉鐵根、郁道銀）2) 浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器實(shí)驗(yàn)室，對(duì)OCT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及軸向分辨率進(jìn)行了研究，并利用蒙特卡洛模擬OCT成像系統(tǒng)。（丁志華）3) 華中科技大學(xué)的OCT研究，對(duì)OCT軸向圖像的形成機(jī)理及傳遞函數(shù)進(jìn)行了剖析。（曾紹群、駱清銘）4) 中科院的上

27、海光機(jī)所，在對(duì)共焦掃描成像理論研究的基礎(chǔ)上對(duì)OCT進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，以及利用具有三維能力掃描OCT裝置對(duì)生物樣品藕橫向和軸深方向掃描的后向散射光，得到藕的軸深方向的斷層像。（王向朝、宋桂菊） 5) 清華大學(xué)的單原子測(cè)控實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行了激光CT的光散射模擬計(jì)算，以及OCT實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究與圖像處理研究。（薛平、袁韜）6） 清華大學(xué)深圳研究生院光學(xué)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，著力于OCT應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化研究，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出較為成熟的眼科用的OCT，以及與手術(shù)顯微鏡結(jié)合可用于臨床診斷OCT，珠寶檢測(cè)用OCT等一系列產(chǎn)品樣機(jī)。（何永紅）清華大學(xué)后與深圳莫廷影像技術(shù)有限公司合作，將其研究成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，2005 年，深圳市莫廷影像技術(shù)有限公司與清華大學(xué)、華南師范大學(xué)等多家高校和科研單位進(jìn)行緊密合作和技術(shù)交流而后，成為中國(guó)第一家專(zhuān)業(yè)研制 OCT 儀器的企業(yè)從而填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。7) 華南師范大學(xué)信息光電子科技學(xué)院光子中醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室，主要利用OCT對(duì)中醫(yī)的舌診進(jìn)行研究，以及各種潰瘍組織的愈合過(guò)程的研究。8) 南開(kāi)大學(xué)光電子中心，對(duì)1300nm的光學(xué)層析成像，生物組織折射率，蒙特卡洛圖象重建進(jìn)行了研究。（王新宇、張春平、張連順）四、國(guó)內(nèi)外廠商及產(chǎn)品介紹1、國(guó)內(nèi)外各廠商介紹德國(guó)的蔡司和海德堡，二者都比較貴，性能當(dāng)然是很不錯(cuò)了，