光学相干层析技术应用及其小型化探头研究

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光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography,简称OCT)是一种新兴的生物医学成像有效手段。它可以对生物活体组织以及工业材料内部微结构进行断层成像诊断,具有无辐射、非入侵、高分辨率以及高探测灵敏度等优点。OCT技术是很有发展前途的一种技术。本文首先介绍了光学相干层析技术发展现状,阐述了光学相干层析技术基本原理以及系统结构,特别对所用光源、干涉系统和扫描部件进行了讨论。论文面向OCT应用,主要展开了两方面研究工作:OCT技术医学、非医学的应用研究和针对口腔应用设计了小型化探头。利用实验室搭建的OCT系统,针对其潜在应用领域,进行了大量检测试验研究。在医学应用方面,对裸鼠皮肤霉菌病变过程进行的活体检测表明,利用OCT可以清楚地看到病变过程,这对皮肤肿瘤诊断具有重要意义;由于牙釉质与牙本质的散射系数不同、龋齿与正常牙齿结构不同,根据OCT图像可以明显诊断出龋齿病变部位以及病变程度,这对牙科临床诊断具有重要意义;我们分别对裸鼠的胃及大肠进行了OCT成像,可以清楚观察到相应结构和软组织;在非医学应用中,我们对工程聚合物材料内部微结构的OCT观测,可以发现材质疵病(裂痕)甚至疏密程度;对珍珠的检测实验表明,OCT可以对珍珠珠层厚度进行定量测量并可鉴别珍珠真伪。上述试验结果表明,OCT完全可以在类似应用领域发挥重要作用。针对口腔检测需求,设计了一种小型化探头,设计中利用自聚焦透镜作微型探头、压电陶瓷作样品扫描驱动。文中讨论、设计、制作了相关自聚焦透镜探头和压电陶瓷片扫描驱动装置。该探头有较好的密封性、较高的扫描分辨率以及方便灵活的操控性能。利用该探头进行的OCT初步实验表明该探头是成功的,并积累了改进经验。
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