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光学相干层析（OCT）技术利用低相干干涉原理，可以实现组织内部微结构的高分辨率无损成像。随着OCT应用越来越广泛，OCT成像模型的重要性以及价值在不断地体现，并且已应用于血管、角膜及视网膜成像等领域，用于对OCT成像结果的解释及预测等。目前OCT技术已在牙科及皮肤科领域应用，并且开展了早期龋齿以及血糖检测的研究。一个准确的模拟工具对OCT在这两个领域的实际应用是非常重要的。然而有关牙齿及皮肤组织OCT成像模型的报道却很少，且未用于疾病的诊断研究中。本文利用蒙特卡洛方法，结合牙齿及皮肤组织的光学特性，建立了与实际组织结构相符的牙齿及皮肤组织OCT成像模型，并且应用模型开展了早期龋齿的量化评估以及OCT血糖检测灵敏度的研究工作。论文主要研究内容和创新点如下：1.建立了符合实际组织结构的牙齿组织OCT成像模型。其中包括利用高斯光束的双曲线特性对入射光束进行准确模拟；以及基于牙齿组织结构及光学特性，结合OCT成像原理对光在牙齿组织中的传输进行追踪，实现了具有不平行界面的两层牙组织结构，以及界面为弧面的单层牙釉质、单层牙本质模型的OCT一维信号及二维图像的模拟。分析了不同散射次数光子对OCT图像的贡献，不同系统参数对OCT图像的影响，以及聚焦位置的影响；并研究了三种牙组织结构模型的非失真成像深度。2.基于OCT方法提出了一种牙釉质龋损程度的量化评价方法。利用平滑面牙釉质龋OCT成像模型，结合早期牙釉质人工龋体外OCT检测实验，利用逆蒙特卡洛方法提取了健康牙釉质和不同脱矿时间的龋损牙釉质的光学特性参数，得到了牙釉质组织散射系数与脱矿时间的关系。并分析了不同脱矿时间的龋损组织对牙釉质的OCT非失真成像深度的影响。3.建立了皮肤组织OCT成像模型，实现了皮肤组织OCT信号的数值模拟，分析了皮肤组织的非失真成像深度。在皮肤组织OCT成像模型基础上，建立了OCT血糖检测的蒙特卡洛模型，预测了不同血糖值对应的OCT信号，基于OCT信号斜率分析了OCT对血糖变化的灵敏度，并与基于糖耐试验的OCT无损检测实验结果进行了对比；通过对实验及仿真结果的分析，得到了皮肤组织结构中OCT斜率与血糖浓度的最大相关区域位于乳头层及其与网状层的边界区域。