寬場光學相干斷層成像系統的三維顯微成像

馮升同, 馮音琦, 張 敏， 郝君君

(1.北京石油化工學院 工程師學院 ,北京 102617；2.北京石油化工學院 光機電重點實驗室 ,北京 102617)

引言

繼X射線計算機層析成像、核磁共振成像、超聲成像等技術之后，20世紀90年代初發展起來的光學相干斷層成像(optical coherence tomography，OCT)技術[1]是集光學、物理學、精密自動控制、電子、計算機圖形學等多門學科為一體的綜合成像技術。它結合共焦、弱相干、光外差以及掃描斷層成像等技術的優點，可實現對一些高散射性不透明生物組織和機械結構的非侵入、無輻射、高分辨率、高靈敏度、實時成像測量，在眼球、皮膚、心血管等醫學疾病診斷中具有較大的應用前景及發展潛力[2-4]。寬場光學相干斷層成像(wide-field optical coherence tomography，WFOCT)技術[5]是傳統OCT技術的擴展。WFOCT系統用寬場光源產生干涉信息并用二維CCD來獲得這些干涉信息，不需要象傳統OCT那樣進行逐點掃描，通過處理CCD采集的數據即可獲得樣品光學截面或斷層圖像[6]。因此，WFOCT具有提高OCT系統的掃描速率和實現高分辨率的三維顯微技術的可能性，近年來受到廣泛的關注。2002年，法國巴黎國家科技研究中心光物理與臨床實驗室的L. Vabre等人[7]在WFOCT系統中采用Linnik干涉儀，選取鹵素燈為光源，用CCD采集干涉信號，采集速率為200 f/s，該系統獲得的縱向分辨率接近1.2 μm。2003年，M. Akiba, K. P. Chan等人[8]用超輻射發光二極管SLD作為光源獲得了6 μm的系統分辨率；2004年Lin Fengyu和M.K.Kim[9]用R、G、B三色LED作為寬場OCT系統的光源，獲得了10 μm 的縱向分辨率，圖像的信噪比達到了50 dB；而在國內，馮音琦等人創建了比較完善的WFOCT系統，對寬場光學相干斷層成像系統的圖像重構算法以及提高圖像質量方面作了深入的研究，并在彩色圖像重建和利用WFOCT進行光學測量方面取得了一定的科學成果[10-11]。……