Chapter 2 Theory of Optical Coherence Tomography 2.1 Introduction Question 1 The coupler is assumed to split the incident optical power evenly into sample and reference arms, although many practical OCT system designs take advantage of unbalanced power splitting, as has been described both theoretically and experimentally. Two references are cited here. [1] Rollins, A. […]

Chapter 1. The development of Optical Coherence Tomography 为什么1300 nm的OCT系统是最常用的？ Why Ophthamology and Cardiovascular OCT are two most commercial applications? OCT技术的发展与激光器技术的发展有什么关联？ SS-OCT相较于SD-OCT的优缺点是什么？更适用于什么应用？眼科？心血管？ How cardiovascular OCT is performed in the surgery room? 心血管OCT的市场发展历程、未来展望是怎么样的？

光学相干断层扫描技术（Optical Coherence Tomography, OCT）最早出现在20世纪90年代，起初主要是用于眼科成像。之后OCT很快便与光纤技术相结合，并应用在内窥成像中。OCT系统本质上就是一个迈克尔逊干涉仪（Michelson Interferometry），光源发出的光经过分光棱镜，分为了两束；其中一束进入参考臂，遇到一个反射镜，被逆向反射；另一束则入射到样品上，假设样品为单层组织，光束也被逆向反射。两束逆向反射的光重新被分光棱镜合束，其干涉信号也在探测器处被记录下来。有一个经典的图，就解释了迈克尔逊干涉仪的原理（图1.1）。 图1.1 迈克尔逊干涉仪的原理图. 这其实就很好解释了以下这句话的后面半句[1]： OCT performs high-resolution,cross-sectional, and three-dimensional volumetric imaging of the internal microstructure in biological tissues by measuring echoes of backscattered light. 一个多层组织会将入射的光子逆向散射回去，与参考臂中被逆向反射的光在探测器处发生干涉，所得的光谱会被记录下来。OCT的一个特性是高分辨率，其轴向分辨率（Axial Resolution）一般在1微米到15微米。这里所说的“高分辨率”，其实是和超声成像（几百微米）相比的，这两种成像模式非常类似，有机会可以再写一下。 大家都知道超声成像，却少有人知道OCT，要是有人问你OCT和ultrasound imaging的区别，你会怎么回答呢？ OCT的轴向分辨率主要是由光源的中心波长和光谱带宽决定的，现有的OCT系统根据波长，可以主要分为可见光OCT，800nm OCT，1300nm OCT，其轴向分辨率逐渐由好变差，但可见光OCT的成像深度更浅（小于1mm），其色散问题也会更加严重。 回到分辨率的问题，OCT的横向分辨率（Lateral or Transversal Resolution）是与轴向分辨率相独立的，同样会受到衍射极限的限制，其实也就是艾里斑（Airy disk）的大小。 假如光束是高斯的，那OCT的横向分辨率公式是怎样的，受到哪些因素的影响呢？ 接下来要说的就是OCT的信号表示方式，OCT的轴向扫描能获得一维信号，称为A-line或者A-scan，OCT的二维扫描（比如内窥系统中将OCT探针沿圆周360度旋转），得到B-scan；进一步，若是OCT探针在旋转的同时，将其沿纵向从前往后推进，就能得到三维图像（见图1.2）。 在OCT中，C-scan是什么？M-scan又是什么？ 图1.2 OCT生成一维、二维和三维信号以及内窥式OCT的样品臂示意图. 参考资料 [1] D. Huang, E.A. Swanson, C.P. Lin, J.S. Schuman, […]