光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)技术是一新近发展的高分辨率的生物医学成像手段,它基于低相干成像术,同时结合了共焦成像和外差探测方法的优点,能非侵入性地对活体内部的结构与生理功能进行可视化观察。OCT技术只需借助光这个媒介,不需要进行诸如生理切片等创伤手段来进行探测,故而无任何辐射危险以及没有任何创伤,远比之前的医学影像技术安全,能够胜任无损检测,被称之为“光学活检”。OCT技术不仅可以应用于活体组织的结构成像,还能在功能成像领域得到广泛应用,通过各种算法可以获得活体组织的各种组织特性,如多普勒流速、折射率、光谱特性等等。 在总结回顾了国际上OCT领域的一些现状后,我们采用宽带近红外光源,基于迈克尔逊干涉原理和外差探测方法,建立了基于快速扫描光学延迟线(Rapid Scanning Optical Delay Line,RSOD)的单模光纤型OCT系统,相干地提取从生物体内部返回的深度分辨的弹性散射光信息,并依此构筑了自然状态下活体组织的二维OCT图像和三维OCT图像。同时通过对探测得到的离散干涉实信号进行数字希尔伯特变换进行解析拓展,得到同时具有振幅信息和相位信息的复信号,利用相位信息可以获得组织内部流动微粒的流速信息。同时光纤化设计的OCT系统紧凑、灵活,便于与光纤导管、内窥镜和其它成像装置的有机结合,以拓展其观察范围和应用领域。 本文正文部分共分为五章。第一章简要的介绍了一些医学影像技术和光学成像技术,介绍了各种技术各自的优缺点和适用场合;第二、三章分别介绍了OCT和多普勒OCT技术。第四章详细讨论OCT和多普勒OCT系统的实现,具体分析了OCT系统色散和色散失配对分辨率的影响,推导了RSOD的色散性质,提出利用RSOD对OCT系统色散进行有效匹配,可以极大的促进OCT系统的分辨率;同时着重阐述了利用数字希尔伯特变换方法获得多普勒流速的过程。最后第五章陈列了一些实验结果,总结了本文的工作和今后需要努力的方向。