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摘要多普勒 OCT 技术是一种有着非侵入性、非接触性、高分辨率以及高灵敏度的速度成像手段，具有广泛的生物应用前景。本文首先介绍了 OCT 技术的发展与应用，给出了国际上的一些研究成果，然后阐述了 OCT 系统的基本原理，紧接着讨论了多普勒 OCT 的测速原理 ， 分析了获取多普勒频移的两种方法及各自的优缺点 ；随后简单介绍了横向多普勒技术和矢量多普勒技术。最后用搭建好的谱域 OCT 系统和自制的可以产生稳定流速的样品，进行实验，得到了样品的部分结构图和速度曲线，并对结果进行了分析。61035
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毕业论文关键词 光学相干层析成像 多普勒 速度成像 T
Title Study of quantitative three-dimensional imaging ofhuman retinal bloodAbstract Abstract Abstract AbstractDoppler Optical coherence tomography(DOCT) is a non-invasive,non-contact, high-resolution and high-sensitive flow imaging modality,and has great potential in biomedical applications. In this thesis, thedevelopment, various applications and international research achievementsof OCT were introduced in the first place. Second the basic priciples ofOCT were discussed. Third the priciples of measuring flow velocity of thescatterers with DOCT were explained and the comparison between twomeasuring methods were given. Then the methods of determining thetransverse flow and the three-dimensional velocity vector were thenillustrated. Finally, the structural images and the velocity profile ofthe flow of a sample generated by the SDOCT system built in our Lab werepresented and the results were explained.
Key words optical coherence tomography doppler flow imaging
目次
1绪论..1
1.1OCT技术概述1
1.2多普勒OCT技术的应用与发展现状..2
1.2.1多普勒OCT技术的应用..2
1.2.2多普勒OCT技术的发展及研究现状2
1.3本课题研究内容.5
2OCT系统理论..6
2.1基本OCT系统原理6
2.2OCT系统基本性能参数..7
2.2.1轴向分辨率.7
2.2.2横向分辨率.8
2.3传统时域OCT（TD—OCT）..9
2.4谱域OCT（SD—OCT）..10
3多普勒OCT技术.12
3.1多普勒OCT原理..12
3.2多普勒频移的获取方法..13
3.2.1基于短时快速傅里叶变换的光谱法.13
3.2.2基于希尔伯特变换的位相分辨法..14
3.2.3两种处理方法的比较.16
3.3横向多普勒技术..16
3.4矢量多普勒技术..18
4实验及结果分析.19
4.1实验系统..19
4.2实验系统性能参数.21
4.3实验数据及结果分析22
结论..25
致谢..26
参考文献.27
1 1 1 1 绪论绪论绪论绪论1
.1 1.1 1.1 1.1 OCT OCT OCT OCT 技术概述 技术概述 技术概述 技术概述光学相干层析成像技术（ Optical Coherence Tomography, OCT ）是上世纪 9 0年代初发展起来的一种基于低相干测量技术的成像技术，相比 X 光成像、超声成像等， OCT 技术通常具有非侵入性、非接触性、无辐射损伤、高分辨率、高灵敏度以及价格适中等优点，已被广泛应用于生物医学研究和临床医药领域。由于生物组织具有光学性质的不均匀性 ， 因此光在生物组织中传播时 ， 会发生吸收、散射，同时光的一些性质如振幅、相位、偏振特性等也会发生改变 。OCT 技术正是利用生物组织反射回来的携带着生物组织信息的具有光源相干性的背向散射光与参考光相干，从而从干涉信号中解算出生物组织的特性图像。从发展时间上分 ， OCT 技术可以大致分为三代 ， 第一代称为时域 OCT （ TD— OCT ） ，该技术需要通过参考臂的机械扫描来获取样品的深度信息。第二代称为傅里叶域 OCT （ FD — OCT ） ， 在 FD — OCT 中根据光源和探测器的不同 ， 又可以分为谱域 OCT （ SD — OCT ） 和扫频 OCT （ SS — OCT ） 两类 ， 其中 ， SD — OC T采用宽带光源和高速光谱仪探测器 ， 而 SS — OCT 则采用高速可调谐激光光源和光电点探测器。相比第一代 TD — OCT ， FD — OCT 不需要参考臂机械扫描，而是一次性同时获取样品深度信息 ， 因此成像速度更快 ， 系统灵敏度更高 ， 在研究领域乃至商业领域都取得了巨大的成功 。 目前 ， 国内外专家都在积极发展第三 代OCT （也就是改进的 SS — OCT 和 SD — OCT ） ，第三代 OCT 包括成像速度、分辨率、灵敏度、成像速度等在类的系统性能都会超越前两代。在很多情况下 ， 尤其疾病的早期阶段 ， 正常的生物组织和病变的生物组织间散射特性的区别很小且很难检测到，因此，扩展 OCT 临床应用的艰难挑战之一是发掘更多能反映除了形态结构以外其他组织信息的对比机制 。 其间许多功能扩展型 OCT 得到了发展，所谓功能扩展型 OCT 是指将 OCT 技术与其它技术相结合 ， 从而实现系统功能上的扩展 ， 比如 ： 用于对组织结构和血流同时成像的多普勒 OCT 是将多普勒测速技术与 OCT 技术相结合 ， 用于反映组织不同深度不同成分吸收谱的光谱 OCT 是将光谱分析技术和 OCT 技术相结合 源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/ ， 用于检测组织双折射特性的偏振 OCT 是将偏振灵敏探测技术与 OCT 技术相结合 …… 这些功能 型OCT 技术在临床医学领域中发挥了巨大作用，通过这些技术可以获取重要的生物组织生理信息，包括血流灌注、氧饱和度、血流动力学以及结构重塑等。