[发明专利]基于径向偏振光束的光学相干层析成像方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学相干层析成像技术，具体涉及一种利用径向偏振光束的超分辨光学相干层析成像方法及装置。

背景技术

光学相干层析成像技术（Optical Coherence Tomography，OCT）是继X射线、CT、磁共振成像（MRI）、超声诊断技术之后的又一种新的断层成像技术。与常规医学影像学方法相比，具有更高的灵敏度与分辨率。可以实现对生物组织的无损伤、非侵入、非电离辐射、微米量级的结构成像以及偏振OCT、多普勒OCT、光谱OCT、弹性OCT等功能成像，用于活体生物组织的显微结构分析和特性参数测量,在生物医学（眼科、皮肤科、心血管系统、消化系统及中医学等）和许多领域开始被广泛地应用。其中最成熟的是眼科OCT的应用，其在视网膜疾病、黄斑疾病、视神经疾病、青光眼和糖尿病等临床研究方面有重要价值。

作为一种全新的成像模式，主要是基于低相干干涉以及外差探测技术而工作。通过测量背向散射或者背向反射光，OCT可以生物组织内部微观结构进行高分辨率、截面层析成像。成像分辨率高达1～15μm，比传统超声成像要高1～2个数量级，且具有在体非破坏性的优点。对于人眼等透明组织，其探测深度可以达至～2cm，而对于皮肤等高散射性组织，其探测深度可以达到2～3mm。在每秒数帧图像的采样速率下，可以进行高速实时成像。因此，OCT可以实现“光学活检”的功能，即在组织病理学检测所能达到的分辨率层次上对生物组织结构以及病理现象进行在体实时成像，而无需标准切除活检和组织病理学检测所必须进行的样本的切除以及处理过程。

全场光学相干层析术(Full—Field Optical Coherence Tomography,FFOCT)是在传统OCT技术的基础上改进而来，克服了传统OCT需要横向扫描的弱点，并且在视场内的样品的所有点能被同时采集而保持一致性、易于实现高分辨、系统控制比较简单和机械稳定性高等特性。

如图1所示，FF-OCT系统主要由三部分组成：照明系统、干涉系统、图像采集系统。低相干光源（如钨卤灯）101和科勒照明系统102组成照明系统；分光棱镜103和显微透镜104组成干涉系统；CCD105、压电陶瓷(PZT)106、三维平移台107及计算机108等组成控制及数据处理系统。

系统分辨率主要包括纵向分辨率和横向分辨率，它们是评价OCT系统性能的重要指标。在很多医学成像应用中，都要求系统具有高的分辨率。与传统的光学显微镜类似，OCT系统的横向分辨率取决于探测光束的聚焦状态，根据阿贝判据有，

Δx=0.61λNA---(1)]]>

其中，NA为显微物镜的数值孔径，λ为光束的波长。由此式可知，要获得高横向分辨率，必须使用高数值孔径显微物镜，但其最高分辨率受限于衍射极限。

在较低数值孔径情况下，OCT的纵向分辨率为，

Δz=21n2πλ2Δλ---(2)]]>

其中，Δλ为光源的带宽。因此，其纵向分辨率直接取决于光源的相干长度。实际上，在较高数值孔径情况下，纵向分辨率不仅与光源相干长度有关，与透镜数值孔径也有关系，随着数值孔径增加，其纵向分辨率下降。

另外，横向分辨率同时还与显微物镜的焦深有关，