光学相干层析成像技术（Optical Coherence tomography, OCT）是一种高灵敏，高解析度，非侵入无损实时成像的测量技术。基于低相干光干涉的测量法，利用近红外宽频光源照射到待测组织上，依据光相干产生的干涉来探测组织不同深度的信息，以获得组织的光学特性。

谱域光学相干层析成像(Spectral domain OCT, SD-OCT)技术是继时域光学相干层析成像技术发展而来的，它由宽频光源照明的麦可逊干涉仪和光谱仪组成，参考臂固定不动从而无需对样品进行轴向扫描，直接测量干涉信号的光谱，对所测的光谱进行快速傅立叶逆变换得到样品不同纵向深度的信息。谱域光学相干层析成像(Spectral domain OCT, SD-OCT)技术具有高灵敏度，高成像速度等优点，同时 SD-OCT 信号在光谱密度中被採样, 且作为一个傅立叶重构的结果, 改善了信噪比。最近几年科研人员提出对OCT进行量化，这是一种对生物组织光学特性进行研究的技术，目前还处于起步阶段，主要研究正常组织与不正常组织的散射係数的差别。生物组织的光学参数（吸收係数μ_a 和约化散射係数μ_t）可以提供组织生理过程的许多相关信息，对临床医学的研究具有一定的意义。

SD-OCT 的原理依赖于 Fercher 的结论, 即后向散射光场的复振幅扰动等于反映样品纵向结构的散射势函式的傅立叶变换。

图1 谱域OCT系统装置图

谱域OCT的原理如图1]所 示，SD-OCT 技术可设计成採用宽频光源和光纤麦可逊干涉仪构造的、并由光谱仪接收干涉信号的系统, 它由低时间相干度光源、麦可逊干涉仪、光谱仪、参考镜和横向扫描装置构成, 其核心部件是麦可逊干涉仪和光谱仪. 光谱仪由準直透镜、衍射光栅、成像透镜和 CCD 线扫描照相机组成, 光源发出的光耦合进 2* 2 光纤耦合器, 并分别进入有反射镜的参考臂和放有被测样品的样品臂. 反射镜反射回来的光(参考光)与样品的后向散射光(信号光) 经过光纤耦合器重新汇合后产生干涉信号, 此时可把耦合的光看成是从样品后向散射光的各个单色波分量与从参考镜返回的相应分量相干涉后的叠加, 干涉信号从光纤耦合器的另一端输出, 被光谱仪接收并经光谱仪中的衍射光栅展开, 由 CCD 採集并转换为电信号和数位化后输入计算机. 然后, 将所得数据进行傅立叶逆变换, 即可得到样品的 F(z)或一维深度信息. 在此基础上, 通过横向扫描, 就可重构样品的二维层析图像, 从而获得被测物体的结构。

由 SD-OCT 的原理可知, 为了重构图像需对採集到的光强频谱信号进行傅立叶逆变换, 光强应是波数的函式并等间隔分布, 而光谱仪所採集到的数据则是波长的函式, 因此在逆变换之前必须把波长的相关数据 I(λ )转换成与波数相关的数据 I (k).由k= 2π/λ 可知, 在干涉信号经离散傅立叶变换之后,非线性可引起干涉包络图的扩展, 除了λ 和 k 的关係, 衍射光栅的色散、CCD 阵列前透镜的成像错误、未对準和有限 CCD 像素的大小, 以及非理想性的光学元件表面, 都有可能导致干涉图像的扩展. 因此, 需要对光功率谱数据用 3 次样条插值算法(以 k为变数)进行重採样, 以产生所有的等间隔中间点,然后用重採样得到的新数据, 通过离散傅立叶逆变换获得轴向一维的样品散射势函式( 样品结构), 并在此基础上经二维扫描, 以灰度图方式绘製出样品的层析图像

在非高斯分布的光谱曲线( 非理想光源)下存在着一些问题, 从而使测量结果产生误差, 因此需对测量数据进行修正补偿。

随着SD一OCT技术的发展,也更多的与其他成像技术相结合。由于OCT技术的横向解析度和轴向解析度分离,为了提高系统的横向解析度,自适应光学首先与OCT技术相结合,AO能实时探测、控制和校正光学系统的动态波前误差,使光学系统具有自动适应外界条件变化的能力。SD-OCT技术也与都卜勒效应相结合,定量测量血流速度,迅速发展为谱域都卜勒OCT技术,其中流速信息的获得主要通过美国加州大学欧文分校的Z.Chen小组提出的计算相邻A一scan的相位差的方法。通过定量测量视网膜血管速度对于某些视网膜疾病的检测具有重大意义,如糖尿病视网膜病变、视网膜血管闭塞和青光眼等。

SD一DOCT能够无损的实时测量视网膜中血管血流速度和血流动态变化,同时可以提供血管深度和直径的微米级信息。超快速SD-OCT系统还能实现视网膜血管三维可视化。美国俄勒冈医科大学的R.wang小组,日本筑波大学的Yatagai小组在视网膜血管三维可视化方面做了大量的研究工作,并发展为光学相干血管造影术（图3）。

图3 老鼠脑部OCA三维成像

SD-OCT是第二代OCT技术,相比

第一代OCT技术(TD一OCT),在成像速度、信噪比和灵敏度等方面具有明显优势,因此世界各国的研究小组均在此领域展开研究,2007年美国物理学会scitatinn资料库收录的OCT论文接近200篇。

根据SD一OCT系统所固有的一些特性，现阶段的研究热点主要在于：如何同时实现超快成像速度和超高轴向解析度的SD一OCT系统，包括在超快成像速度下保持高信噪比以及超高轴向解析度下的色散消除等问题；如何方便、高效、快速的得到複数干涉光谱信号从而实现SD一OCT系统的全量程成像；如何提高海量数据的处理速度同时研究三维图像算法；如何改善SD一OCT系统的灵敏度随成像深度的增加而下降；如何将SD一OCT系统与其他光学成像技术结合得到多维信息。