Wiki百科上关于OCT有如下解释:光学相干层析成像(OCT)是一种利用低相干光从光散射介质(如生物组织)中获取微米级分辨率、二维和三维图像的成像技术。它用于医学成像和工业无损检测(NDT)。光学相干层析成像是基于低相干干涉测量,通常使用近红外光。使用相对较长的波长的光可以穿透散射介质。
为什么使用近红外光?
为什么要干涉?
OCT原理和超声类似,光波类比声波,测量光在生物组织中传播后单次背向散射光的回波信号,处理得到图像。因为光速太快,无法直接探测,同时由于单次背向散射光仍具有相干性,采用迈克尔逊干涉仪技术,将这种散射光和参考镜反射的参考光耦合叠加,获取干涉信息。通过干涉测量的方法可以比较容易的得到组织内部结构信息。
根据探测信号类型的不同,OCT主要有两种技术:时域 OCT(Time Domain OCT,TD-OCT)和频域 OCT(Fourier Domain OCT, FD-OCT),其中频域OCT又分为光谱频域 OCT(Spectral Domain OCT,SD-OCT)和扫频 OCT(Swept Source OCT,SS-OCT)。
时域TD-OCT
由于采用宽带光源,具有较短的相干长度,只有当参考光和信号光的光程差匹配时才有强干涉(如下图)。这样扫描镜运动可得到物体内部各点干涉信号,信号强弱反映内部结构。
频域FD-OCT
FD-OCT 分为谱域光学相干层析技术(SD-OCT)和扫频光源光学相干层析技术(SS-OCT)。两者的基本原理相同,都是通过频域信息得到样品深度信息。
1. SD-OCT采用低相干光源,利用光谱分光得到干涉光谱,由线阵图像传感器接收,利用快速傅里叶变换获取结果。
2. SS-OCT采用输出波长随时间变化的高速扫频光源,不需要通过光谱分光,通过平衡探测器探测就能得到光谱分离的干涉信息,从而实现光谱分析。
相比传统的TD-OCT,FD-OCT由于不用进行机械扫描,去掉了一些机械结构,在扫描速度和信噪比上更好。因此,FD-OCT目前得到广泛的应用[3]。
对于现在广泛使用的FD-OCT,目前可以提供SD-OCT用的超辐射二极管光源,高速图像传感器和SS-OCT用的平衡探测器。
SD-OCT
光源:
超辐射二极管SLD(L11607/L12856)
探测器:
VIS-NIR(0.4-1.1μm)线阵CCD传感器
NIR(0.9-1.7μm)线阵CCD传感器
SS-OCT
探测器:
平衡探测器C12668系列
800MHz (C12668-05/-06 在研中)
400MHz (C12668-03/-04)
200MHz (C12668-01/-02)
SC light source(超连续谱光源)-L15077-C7,1300nm-2000nm
参考文献
[1] Huang D, Swanson E A, LinC P, et al. Optical coherence tomography[J]. science, 1991, 254(5035): 1178-1181.
[2] http://obel.ee.uwa.edu.au/research/fundamentals/introduction-oct/
[3] https://www.swissphotonics.net/libraries.files/2011_SLN_EPMT_Meier.pdf
[4] Thouvenin, Olivier et al. En face coherence microscopy [Invited]. Biomedical optics express 8 2 (2017): 622-639.
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