【摘 要】
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光学相干断层成像技术（OCT）是20世纪末提出的一种新型生物医学成像技术,其分辨率可达微米级,并具有1-3 mm的深度截面成像能力,在生物组织无损伤活体检查与实时成像方面具有广泛的应用,可用于早期癌症的检测。然而早期癌症主要发生在体内器官,特别是体内管状器官内壁粘膜层表皮以下1-3 mm深度。因此,要实现生物体内高分辨率的深度成像,就必须实现OCT内窥成像探头的微型化（外径≤5 mm）。本文基于电
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光学相干断层成像技术（OCT）是20世纪末提出的一种新型生物医学成像技术,其分辨率可达微米级,并具有1-3 mm的深度截面成像能力,在生物组织无损伤活体检查与实时成像方面具有广泛的应用,可用于早期癌症的检测。然而早期癌症主要发生在体内器官,特别是体内管状器官内壁粘膜层表皮以下1-3 mm深度。因此,要实现生物体内高分辨率的深度成像,就必须实现OCT内窥成像探头的微型化（外径≤5 mm）。本文基于电热驱动MEMS微镜与光学相干断层扫描技术相结合的方式,设计了一款直径为5 mm的内窥显微成像探头,并结合Snell窗口效应增强了 MEMS-OCT内窥显微成像探头的视场角,开展的主要工作和取得的结论如下:（1）采用传输矩阵和Zemax光学仿真相结合的方式,设计了用于内窥成像探头的光学组件;利用Solidworks软件对探头的机械结构进行了仿真与设计;使用Altium Designer软件设计了探头的供电电路。对MEMS-OCT内窥成像探头进行了组装。设计并制作了一款微型化的内窥显微成像探头,并对探头的视场角、横向分辨率等性能参数进行了实验验证。（2）利用Snell窗口效应,通过将电热驱动MEMS微镜浸入高折射率的液体中来增大MEMS-OCT内窥显微成像探头的扫描视场角。采用晶体管封装方式,仿真和实验研究了封装在空气、白油、甲基硅油和液体石蜡中的电热驱动MEMS微镜的输出光学角度,研究结果表明,在相同温度驱动MEMS微镜的情况下,将MEMS微镜封装在高折射率的液体中利用Snell窗口效应可以增大MEMS微镜的扫描视场角。对密封在液体中MEMS微镜的共振频率和响应时间进行了实验研究,与空气相比,填充液体的粘度系数和导热系数增大,因此对MEMS微镜产生了更显著的阻尼效应,使浸润的MEMS微镜无法实现共振扫描并且使得MEMS微镜的响应时间增大。对液体的吸收谱进行了研究,从OCT的原理出发,分析了液体吸收谱对OCT成像光强的影响。（3）选取了白油作为密封液体,将其密封在MEMS-OCT内窥显微成像探头中,对探头的视场角、横向分辨率等性能参数进行了实验研究。研究得到,利用白油作为填充液体可以使MEMS-OCT内窥显微成像探头的视场角得到增强,但是同时也降低了MEMS-OCT探头的横向分辨率。
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