光學(xué)相干層析技術(shù)( Optical Coherence Tomography, 簡(jiǎn)稱OCT )以低相干

    測(cè)量為原理，是一種新型成像技術(shù)，可進(jìn)行活體組織顯微鏡結(jié)構(gòu)的非接觸式、非侵入性斷層成像。OCT是超聲的光學(xué)模擬品，而縱向分辨力更高，又不象X 射線和射頻電磁場(chǎng)一樣對(duì)生物體產(chǎn)生不良影響。因此OCT 特別適用于那些具有高散射，非透明性質(zhì)的樣品，而生物體就是這樣的樣品。

目前OCT越來越多的被應(yīng)用到生物體組織的診斷，特別是眼科以及皮下組織的病變?cè)\斷。其穿透深度幾乎不受眼透明屈光介質(zhì)的限制，可觀察眼前節(jié)，又能顯示眼后節(jié)的形態(tài)結(jié)構(gòu)，在眼內(nèi)疾病尤其是視網(wǎng)膜疾病的診斷，隨訪觀察及治療效果評(píng)價(jià)等方面具有良好的應(yīng)用前景。

    圖1為OCT影象和超聲波檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，很顯然，OCT的分辨率更高，影象更清晰。

圖1

OCT的基本原理如圖2所示，基本功能部分為2Х2的WDM，將檢測(cè)光和參考光都輸入光纖，并在光纖耦合器中分成2部 分，一部分進(jìn)入?yún)⒖急?，一部分進(jìn)入采樣臂。當(dāng)參考臂上反射回來的光和采樣臂上反射回來的光進(jìn)行干涉的時(shí)候，在干涉臂探測(cè)器上將獲得最強(qiáng)信號(hào)。然后對(duì)不同空 間點(diǎn)的采樣，就可以獲得不同空間的信息。經(jīng)過濾波，數(shù)模轉(zhuǎn)換等處理，將該信息轉(zhuǎn)換成可視頻顯示的圖象。因此，光是信號(hào)載波，光信號(hào)和最終的獲得的信息是相 關(guān)聯(lián)的，光源的選擇對(duì)OCT的性能有重大影響。

圖2

對(duì)于OCT的光源選擇，有兩點(diǎn)值得注意：

第一，人體細(xì)胞對(duì)850nm以下的光，有較強(qiáng)的散射，而細(xì)胞中的水份對(duì)1500nm以上的光，吸收率又較高，這兩點(diǎn)都對(duì)OCT的應(yīng)用極其不利，因此，通常OCT的光源都要求波長(zhǎng)在850-1600nm之間。圖3分別顯示了850nm和1300nm下的喉部軟骨組織OCT影像。1300nm下的圖象明顯更清晰。#p#分頁標(biāo)題#e#

圖3

第二，OCT的縱向掃描分辨率由光源的相干長(zhǎng)度 / 決定。

因此，為了得到更高的分辨率，就必須選用寬光譜光源，例如以前常用的超輻射發(fā)光二極管（SLD）和目前比較熱門的飛秒激光泵浦的超連續(xù)譜。

     超輻射發(fā)光二極管，譜寬通常為40nm，最多可達(dá)到100nm。 而隨著超快激光技術(shù)的發(fā)展以及光子晶體光纖的出現(xiàn)，現(xiàn)在可以使用飛秒激光泵浦的超連續(xù)光譜，譜寬可以達(dá)到幾百納米。光子晶體光纖的出現(xiàn)，將給光信息技術(shù)領(lǐng) 域帶來一場(chǎng)革命性的變化。在光子晶體光纖的超連續(xù)譜產(chǎn)生過程中，飛秒激光器擁有比皮秒、納秒激光器更強(qiáng)烈的色散效應(yīng)以及非線性效應(yīng)，因此能夠獲得更大譜 寬。比如：德國(guó)menlosystems公司利用其飛秒光纖激光器作為泵源，就產(chǎn)生了約400nm的超連續(xù)譜。

我們以Menlosystems公司摻Yb光纖激光器（中心波長(zhǎng)1030nm）很為例，在鎖模狀態(tài)下，擁有56nm的寬光譜（FWHM）和58fs的脈沖寬度。這使其將獲得更強(qiáng)的色散和非線性效應(yīng)，從而通過非線性光纖能夠獲得更大的光譜展寬。

圖4

當(dāng)然，除了光源對(duì)OCT基 本功能的影響外，改變參考臂光程的掃描延遲線對(duì)整個(gè)設(shè)備的性能也有影響。通常采用的延遲線有振鏡式，旋轉(zhuǎn)鏡對(duì)和電機(jī)平動(dòng)式等。各有其優(yōu)缺點(diǎn)：振鏡式的掃描 范圍小，非線性，但是速度快；旋轉(zhuǎn)鏡對(duì)的掃描范圍大，但是非線性；電機(jī)平動(dòng)式的掃描線性度好，掃描范圍大，但是速度較慢。

綜上所述，OCT將半導(dǎo)體激光、超快光學(xué)技術(shù)，超靈敏探測(cè)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)控制和圖像處理技術(shù)結(jié)合在同一系統(tǒng)之中，相對(duì)于傳統(tǒng)檢測(cè)手段來說，擁有分辨率高，對(duì)樣品無傷害，可獲得樣品的實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果等特點(diǎn)。隨著超快激光和非線性光纖技術(shù)的飛速發(fā)展，我們有理由相信，OCT成像技術(shù)的發(fā)展將更令人期待。