光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography,OCT）是起源于20世纪90年代的一种新型成像手段,目前已成为临床眼科中眼底疾病诊断的金标准,在其他临床领域中的应用研究也方兴未艾。本论文针对临床鲜红斑痣和牙科诊疗中的实际问题,搭建了OCT系统,并展开了一系列相关的研究。在OCT成像中,散斑噪声会劣化图像质量。我们利用noise-like脉冲激光器激发的宽带光源输出的时间随机特性,搭建了基于该新型光源的光谱域OCT系统,成功实现了图像散斑降噪的效果。降噪后的图像在信噪比、载噪比、等效视数三项参数分别取得了3.3 d B、2 d B、5.2的提高,降噪前后图像的互相关系数仅为0.794。与传统硬件散斑降噪的方法相比,我们的系统设计简单、稳定。目前临床鲜红斑痣的诊断严重依赖医生的主观判断和个人经验。我们将机器学习的分类算法引入鲜红斑痣图像分析中,对临床采集的220幅OCT病例图像进行分析,在完整数据集上实现了对病变准确率92.7%、敏感度92.3%、特异度93.8%的自动检测,在精简数据集上实现了对病变准确率92.7%、敏感度94.9%、特异度87.5%的自动检测。这些研究将有助于临床对病患者进行更客观和精准的诊断。在实际临床诊疗中,大多数患者对光动力疗法有积极的响应,但存在极少数患者对光动力疗法完全无响应。我们将异常检测的算法引入鲜红斑痣的图像分析中,成功识别出了对光动力疗法无响应的患者,准确率、敏感度和特异度分别达到了86%、91%和84%。该方法有望在临床中预测患者的响应度,辅助医生决策。针对实际临床需求,我们搭建了扫频OCT系统,并将其应用于牙科问题的研究。实现了补牙过程中,腐坏物清洁效果、树脂收缩性能和医生操作有效性的初步评估。而在鲜红斑痣的临床诊断中,所使用的时域系统信噪比低、成像速度慢、系统体积庞大,为此我们又设计并搭建了一套便携、高速、手持式的扫频OCT系统,整机重7.6 kg,体积仅为38 cm×32 cm×17 cm,可实现信噪比111.7 d B,每秒100160线的三维成像。该系统已初步应用于临床的图像采集中。本论文的研究表明,OCT在临床鲜红斑痣和牙科诊疗中有巨大的应用前景。进一步而言,将OCT与机器学习技术相结合,在临床疾病的诊断、治疗方案的确定和治疗效果的评估方面有十分重要的价值。