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光学相干层析术(Optical coherence tomography,OCT)是一种非侵入、无标记的,对生物组织活体断层成像的方法。本文主要从全场OCT(Full field optical coherence tomography,FF-OCT)优化、成像结果分析以及快速三维成像等几个方面开展研究。主要研究内容和结果如下:为了优化全场OCT系统性能,设计采用平衡显微物镜和薄层组织球差的方式,移动显微物镜到优化位置,其中薄层组织的平均折射率可由焦平面和相干平面的离焦现象求得。其次,设计了一套基于偏振移相和希尔伯特变换算法的消色散全场OCT系统,可对全波段移相且单次采集即可获得二维断层图。给出了洋葱表皮细胞、人体活体手指皮肤和洋葱根尖有丝分裂的层析成像结果。所设计的全场OCT系统达到了0.89μm×1.35μm的横纵空间分辨率和57dB的灵敏度。为了探索全场OCT图像学诊断价值,将全场OCT对肝组织的成像结果与现有组织病理学染色图进行对比,获得了正常和癌变组织的肝细胞、门静脉和肝动脉等一系列全场OCT的病理结构,并给出了三维结构尺寸为385×288×80μm3的门区结构层析图。为了辨别洋葱根尖细胞的有丝分裂期细胞核状态的变化,编写了基于圆霍夫变换的程序,在每幅层析图中自动识别标记细胞核的位置。对全场OCT图像进行了分析,得出当组织癌变后分形折射率结构有较大变化以及在门静脉和纤维带区域,癌变和正常组织的分形参数的差值随着深度的增加而减小等。针对在胚胎成像中全场OCT主要受三维成像速度的限制问题,设计采用高帧率线阵电荷耦合器件和超宽连续谱光源,搭建了一套光谱OCT系统。从理论分析了光纤耦合器的比率对信噪比的影响,并且拟合出信噪比随耦合器分光比的曲线。在去除固定模式噪声后对光谱信号进行波数域线性插值和系统色散不匹配的补偿。通过超连续谱宽带光源,基于ZEMAX设计的由光栅、消色差棱镜组和70kHz帧率CCD(charge-coupled device,CCD)相机组成的自制光谱仪进行干涉光谱检测。光谱OCT取得了1.92μm的轴向分辨率,并且500μm深度灵敏度保持在98dB。针对活体手指进行了成像,验证了其实时与高分辨成像能力。