【摘 要】
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偏振敏感光学相干层析成像（Polarization Sensitivity optical coherence tomography,PSOCT）作为光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography,OCT）的功能型扩展,可以提取生物组织的双折射信息。传统PSOCT探测的双折射信息为从样品表面到内部的累积偏振信息,不能反映样品内部各深度位置处的局域双折射信息。本文搭建了全
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偏振敏感光学相干层析成像（Polarization Sensitivity optical coherence tomography,PSOCT）作为光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography,OCT）的功能型扩展,可以提取生物组织的双折射信息。传统PSOCT探测的双折射信息为从样品表面到内部的累积偏振信息,不能反映样品内部各深度位置处的局域双折射信息。本文搭建了全单模光纤、单输入偏振状态、单线性波数光谱相机的SD-PSOCT系统,横向分辨率为11.428),轴向分辨率为5.738),偏振态重复测量的准确率为99.1%,在基于琼斯矩阵计算的累积双折射提取方法的基础上,发展了迭代型局域化偏振信息提取算法,获得生物组织的局域相位延迟图像以及10°、40°、70°下的局域光轴方位角图像,并进行了组织热损伤检测的应用研究。本文首先论述了基于单圆偏振输入光的PSOCT系统的结构及工作原理,推导了基于琼斯矩阵的累积偏振信息获取方法。基于该累积偏振信息,推导了差分法和迭代法两种局域化偏振信息的提取方法。模拟了在均匀和非均匀光轴情况下利用差分法和迭代法提取局域化偏振信息,验证了两种方法的适用性。搭建的基于全单模光纤、单输入偏振状态、单光谱相机的SD-PSOCT系统,最大成像深度为2.43mm、横向分辨率为11.428),轴向分辨率为5.738)。通过检测1/4波片验证了系统的偏振测量性能。检测了14天内固定状态的1/4波片,结果显示相位延迟量变化范围在±0.42°,光轴方位角的变化范围在±0.66°,重复测量的准确率为99.1%。利用该系统采集了离体的牛腱组织数据,重建了深度为1.5mm,横向扫描范围为3.14mm的累积和局域化相位延迟和光轴方位角图像,验证了该系统结合迭代法可以获取样品内部各个深度位置处深度分辨的局域偏振信息,分辨出了10°、40°、70°下不同纤维方向的样品信息。利用基于全单模光纤、单输入偏振状态、单光谱相机的SD-PSOCT系统,进行了生物组织热损伤评估实验。获取了不同灼烧程度下的牛肌组织的偏振图像。绘制了不同灼烧时间下牛肌样品的平均相位延迟随深度变化曲线,灼烧前、灼烧10s～50s下的曲线斜率分别为0.241°/μm、0.169°/μm、0.136°/μm、0.088°/μm、0.087°/μm和0.089°/μm。验证了该系统可以用来评估生物组织的热损伤程度。
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