光学相干层析成像系统的研制-生物医学工程专业论文.docxVIP

光#丰日十层*m像最镕∞日■Ⅱ 光#丰日十层*m像最镕∞日■Ⅱ 目川^掌博女学m☆文 光学相干层析成像系统的研制 光学专业 研究生高峰 指导教师郭永康 光学相干层析成像(OCT)技术是光学、电子学、计算机技术等学科交叉 形成的新兴学科分支“生物医学光子学”的前沿和热点，也是生物医学成像 向非侵入、高分辨率发展的一个重大突破。本论文针对OCT系统发展中存 在的困难以及国内急需发展OCT系统研究的状况，以发展具有自主知识产 权的技术，提高OCT系统性能为目标，对OCT系统原理、设计、制作、调 试以及数据处理等多个方面进行了深入研究。 首先在研究OCT系统的多种结构以及成像信号的干涉原理的基础上， 分析了OCT系统的纵向分辨率、多普勒频移带来的信号反差等问题，为了 方便对横向扫描运动平台的分析和设计，提出将横向扫描分为逐点扫描和连 续扫描两种运动方式，分析了设计横向扫描运动平台需要考虑的多种因素， 包括传动效率、电机扭矩、弹性变形、容许转速等，并计算了每一种参数在 不同条件下的值，以满足不同条件下设计扫描运动平台的需求，而且使用计 算模拟的图像描述了转速、加减速距离、螺距和平台扫描速度等参数问的复 杂关系，为研制新型OCT系统打下了基础。 同时，提出在OCT信号臂使用长焦深广义波带片代替普通透镜，克服 了普通透镜不能同时实现高分辨率和长焦深的缺点，不但在4mm以上的纵 向深度范围内保持了横向分辨率为24 91-tm不变，而且光强分布的均匀性也 火大提高。 研究了多种纵向扫描方法的原理，比较了目前常用的纵向扫描方法的优 缺点，根据纵向扫描的高速、线性和无色散的要求，为了克服现有扫描方法 №#*十B析成1≈系浆的m■n的 №#*十B析成1≈系浆的m■n 的 些缺点，提出了一种新型的纵向扫描方法，并对该新方法的的原理和误 差进行了详细的分析，计算表明，该方法具有高速、非线性小以及无色散的 优点，从而可使OCT系统既能实现高速，又能同时减小图像的模糊，为OCT 系统的纵向扫描提供了一种新方法。 最后设计和制作了OCT系统，深入研究了OCT系统的光学部分和电路 部分的具体实现，提出了漫散射调节法用以减小光路调节的难度，测量了该 OCT的纵向分辨率并对实际样品进行了成像实验，结果表明，研制成功的 新型OCT系统的纵向分辨率达到171am，具有与美国OCT产品指标(为 lO一209in)接近的高纵向分辨率，在国内已见报道中处于领先水平。 关键浏：光学相干层析成像；横向扫描：纵向扫描：长焦深广义波带片；反 射型棱镜组 光掌相-T-hl祈．nK_flt最航的研制 光掌相-T-hl祈．nK_flt最航的研制 日M^${l女$∞镕i Study ON Design and Fabrication for the Optical Coherence Tomography Major：Optics Graduate：Gao Feng Supervisor：Guo Yongkang The optical coherence tomography is the advancing edge and hot field of the burgeoning subject branch，Biomedical Photonics which crosses the subjects of Optics，Electronics，and Computer Science，etc．It is also the landmark to achieve the noninvasive and high resolution biomedical tomography．In order to overcome the difficulties of OCT and meet the requirements of native development of OCT，the theory,design，fabrication，alignment and data process of OCT were studied to finally improve the performance of OCT and generate own intellectual property rights． Firstly，based on the various structure of OCT and the theory of signal interference，we analyzed the problems about axial