光學(xué)相干斷層成像OCT是20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來(lái)的低損、高分辨、非侵入式的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。它的原理類似于超聲成像，不同之處是它利用的是光，而不是聲音。利用光的低相干原理獲取組織的深度信息，是一種干涉成像技術(shù)，這種技術(shù)能夠獲取組織的高分辨率橫斷層圖像。

光學(xué)相干層析技術(shù)它利用弱相干光干涉儀的基本原理，檢測(cè)生物組織不同深度層面對(duì)入射弱相干光的背向反射或幾次散射信號(hào)，通過(guò)掃描，可得到生物組織二維或三維結(jié)構(gòu)圖像。

相比其它一些成像技術(shù)，例如超聲成像、核磁共振成像(MRI)、X-射線計(jì)算機(jī)斷層(CT)等，OCT技術(shù)具備與之相比較高的分辨率(幾微米級(jí))，同時(shí)，與共聚焦顯微(、多光子顯微技術(shù)等超高分辨技術(shù)相比，OCT技術(shù)又具有與之相比較大的層析能力?？梢哉f(shuō)OCT技術(shù)填補(bǔ)了這兩類成像技術(shù)之間的空白。

要點(diǎn)一、為什么要用光學(xué) ？

（1）光學(xué)成像可以不直接接觸組織，

（2）采用的成像光的功率都不會(huì)太高，損傷小，

（3）光的波長(zhǎng)短，衍射效應(yīng)?。ㄖ本€傳輸效果好，相對(duì)超聲，電波等來(lái)說(shuō)），所以分辨率會(huì)更高（如顯微鏡成像），

（4）光是一種電磁波，顯微鏡等幾何成像只是利用了強(qiáng)度信息，如果能利用光的頻率信息和相位信息，還能獲取組織的其他信息，比如深度上，對(duì)光的偏振影響等，OCT就是利用了光的相位信息來(lái)獲取組織深度上的信息。

要點(diǎn)二、為什么要采用相干？

（1）光是電磁波的一種，和常見(jiàn)的水波一樣，具有振幅，相位和頻率；

（2）光的波長(zhǎng)約是390nm-780nm，換成頻率即10^14~10^15量級(jí)，震蕩速度非常快；

（3）如果需要探測(cè)光的頻率，按照采樣定理，一個(gè)周期中至少需要采樣兩個(gè)點(diǎn)才能確定該周期的大小，如果直接探測(cè)光頻率的話，也就是說(shuō)探測(cè)器的探測(cè)速度至少需要在10^15點(diǎn)/秒以上才行，顯然很難達(dá)到。所以光探測(cè)器探測(cè)的是一大段信號(hào)積分后的結(jié)果，即一大段時(shí)間的信號(hào)揉在一起的結(jié)果，相位和頻率就已經(jīng)沒(méi)有了；（4）波的干涉可以形成穩(wěn)定的強(qiáng)度分布，也就是兩束移動(dòng)的波相加后，出現(xiàn)一個(gè)不動(dòng)的條紋，該條紋與之前的波有關(guān)系。則通過(guò)探測(cè)該不動(dòng)條紋來(lái)推算移動(dòng)的波的信息，即相干的過(guò)程。

要點(diǎn)三、差分探測(cè)

答、前一點(diǎn)講的相干和信號(hào)探測(cè)中的差分探測(cè)實(shí)際是一樣的。舉例：一束待測(cè)信號(hào)假設(shè)為 100+0.1 GHz，速度太快，探測(cè)器響應(yīng)速度跟不上，所以只能探測(cè)強(qiáng)度信息，另造一個(gè)已知信號(hào) 100 GHz，那么將兩束信號(hào)作差值，得到信號(hào)是 +0.1 GHz，這個(gè)信號(hào)有點(diǎn)慢，探測(cè)器可以探測(cè)到強(qiáng)度和頻率信息，那么原始信號(hào)也就推算出來(lái)了。

公式表示：信號(hào)1，E0 = I * sin(w0 * t + m0); 信號(hào)2， E1 = I * sin(w1 * t + m1);

兩束信號(hào)疊加后，E = 2*I *sin[ (w0 + w1) * t / 2 ] * cos[ (w0-w1) * t / 2 ]; -------( 三角函數(shù)中的和差化積公式，暫忽略相位項(xiàng) )

分析：疊加信號(hào)中有兩項(xiàng)：(1) sin[ (w0 + w1) * t / 2 ] ,頻率比原來(lái)信號(hào)還更高，探測(cè)時(shí)相互混疊，只留下強(qiáng)度信息，沒(méi)有頻率信息。

(2) cos[ (w0 - w1) * t / 2 ], 頻率是原來(lái)兩信號(hào)的差值，兩信號(hào)頻率很接近的話，就很容易檢測(cè)出該差值后的頻率，如果再知道了其中一個(gè)頻率，另外一個(gè)頻率就很容易推算了。

要點(diǎn)四、干涉的條件？

答：干涉的含義即為，兩束波的疊加后形成穩(wěn)定的條紋。形成穩(wěn)定的干涉條紋需要條件：(1) 波長(zhǎng)相等,(2) 初始相位差固定,(3) 偏振不相互垂直。

解答一下其中關(guān)鍵點(diǎn)，

1）波長(zhǎng)相等，能形成穩(wěn)定干涉；波長(zhǎng)相近能形成緩慢變化的干涉（參照前一點(diǎn)差分探測(cè)，波長(zhǎng)和頻率是對(duì)應(yīng)的），波長(zhǎng)相差越大，變化越劇烈，所以在探測(cè)器的響應(yīng)范圍內(nèi)，允許波長(zhǎng)有一點(diǎn)差異。

2）光波的波列不是無(wú)限長(zhǎng)的，而是一段一段的，即一段光波是有一定長(zhǎng)度的，并且每段光的初始相位是隨機(jī)的，如果初始相位不固定，條紋也是穩(wěn)定不下來(lái)的。因此，不同光源的光是不能產(chǎn)生干涉條紋的，同一光源的不同時(shí)間段的光之間也不能產(chǎn)生干涉條紋的，因?yàn)橄辔徊钍请S機(jī)的。所以只有同一光源的同一時(shí)間點(diǎn)的光分成兩部分后再重新相加才能產(chǎn)生干涉（重要）。

3）偏振不垂直就好理解了，垂直了就不存在波的疊加了。

下面開(kāi)始講解一下OCT的原理：（在理解的過(guò)程中始終要記住，探測(cè)器只能探測(cè)輸入信號(hào)的強(qiáng)度，也就是振幅，而其他信息是反映在強(qiáng)度中的）

（1）相位差與探測(cè)強(qiáng)度的關(guān)系

首先構(gòu)造一個(gè)干涉系統(tǒng)，包括一個(gè)光源，一個(gè)探測(cè)器和分別用于光路分開(kāi)和結(jié)合的耦合器。