频谱域偏振光学相干层析成像系统成像性能研究文献综述

 2022-11-27 03:11
  1. 结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000 字左右的文献综述：

光学相干层析术（Optical coherence tomography 简称OCT)[1]是一种新型的生物组织高速断层成像技术。OCT采用低相干光源，以迈克尔逊干涉仪为基本成像系统，利用参考光和样品光进行干涉，通过对干涉条纹的分析获得生物组织内部信息。由于光学相干层析具有非侵入性、非破坏性、高灵敏度以及高分辨率等优点，因此该技术在提出之后就被广泛应用于医学和生命科学领域，比如眼科诊[2，3]、牙科诊断[4，5]、内窥应用[6]等, 对疾病的诊断具有重要的意义，提供更好的诊断方法。光学相干层析除了应用在医学领域外，研究人员也将该成像技术应用到了非医学领域，经过不断发展，现在光学相干层析在工程检测领域上也具有重要的应用[7，8]。

根据成像模式的不同和干涉信号采集方式的差别，OCT可分为时域光学相干层析术（TDOCT）[9]和频域光学层析术（FDOCT）[10，11]，其中FDOCT根据实现方式的不同又可分为谱域光学相干层析术（SDOCT）[12]和扫频光学相干层析术（SSOCT）[13]。TDOCT使用弱相干宽带光源，在参考臂中使用横向和纵向的机械扫描来获得样品额二维图像信息。SDOCT使用非相干宽带光源，参考臂固定，参考光和样品光干涉后经光谱仪分光，最终被光电二极管阵列或CCD等阵列检测器采集。SSOCT使用扫频光源，参考光和样品光干涉后被点探测器采集。TDOCT利用机械扫描的方法，成像速度慢，而FDOCT相对于TDOCT可实现快速成像，此外FDOCT还具有更好的信噪比和灵敏度，因此FDOCT得到更广泛的研究与应用[14-16]。

1991年,麻省理工学院Huang等人首次提出了光学相干层析术的概念[1]。之后的几十年，经过科研人员的不断努力和研究，光学相干层析成像技术有了很大的发展，在提高成像速度、成像分辨率和成像灵敏度等方面也取得了很大进展。偏振敏感OCT（PS-OCT）[17]是一种很有前途的OCT分支，能够实现对组织双折射特性的测量[18-20]。与普通OCT相比，PS-OCT使用偏振光成像，针对生物组织双折射性质进行检测，实现了功能成像，为疾病的确诊提供了更多的依据，在医学诊断领域有着很好的应用前景[21]，在诊断青光眼[22-24]和斑块[25,26]的具有很大的适用性。

PS-OCT通过测量光的偏振状态的改变来观测纤维组织，即测量光通过双折射组织而累积的光的相位延迟，由于传统PS-OCT图像中相位延迟的存在并不意味着存在双折射组织，所以传统PS-OCT不能用来探测纤维组织。双折射组织内的相位延迟发生变化，而非双折射组织中的相位延迟不发生变化。对应于组织的局部双折射局部相位延迟可以从两个不同轴向位置的累积偏振变化中获得[27]。但是这种测量方法是在忽略衰减的前提下，当存在衰减时，就会产生相位延迟误差。另外，对于弱双折射和弱散射组织，必须测量由单层引起的相位延迟，但是较薄的单层将导致较小的相位延迟，所以其局部双折射很难确定。生物样品的低反射率限制了信噪比（SNR），它将影响局部双折射图像的对比度。因此，通过使用琼斯矩阵OCT推广相位延迟测量，提出了一种高对比度局部双折射成像方法，琼斯矩阵可以完全描述使用PS-OCT测量的样品的偏振特性，分析了背景噪声对琼斯矩阵OCT相位测量的影响，分析从背景噪声角度出发的最佳入射偏振态对。

自1992年美国麻省理工大学的Hee等提出偏振OCT的概念[28]以来，偏振OCT技术在实验仪器、实验手段、理论分析以及与其它技术的结合方面获得了长足的发展。光纤光路的应用使得偏振OCT系统更加简便和稳定，宽带光源的应用增加了偏振OCT系统的分辨率，偏振OCT技术与其它医学检测技术结合，提高了成像速度，扩展了能够检测的生物组织特性范围，偏振OCT正向着多功能、高分辨率的方向发展，在医学诊断领域有着广泛的研究和应用前景[29]。

参考文献：

1. D. Huang, E. A. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory,C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, “Optical coherence tomography,” Science 254, 1178–1181 (1991).

2. Swanson E A Izatt J A, Hee M R, et al. In vivo retina imaging by optical coherence tomography, Opt Lett, 1993, 18(21):1864 -1866．

3. Izatt JA, Hee MR, Swanson EA, et al, Micrometer -scale resolution imaging of the anterior eye in vivo with optical coherence tomography. Arch Ophthalmol,1994; 112:1584.-1589．

4. Bill W. Coiston, Jr., Matthew J. Everett, et al. Optical Coherence Tomography for Diagnosing Periodontal Disease[J]. SPIE 1997 Vol. 2973:216-220．

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