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摘 要

光学测量是漫长的光学发展中，分生出的一大非常重要的技术，在现代医学诊断和治疗中贡献巨大，医学成像已成为现代医学的重要一环。本文介绍了在现代医学中发展相对成熟、应用范围相对较广、研究意义相对丰富的两种光学成像技术——光学相干层析成像技术和激光共焦显微成像技术。介绍了这两种成像技术的成像系统结构、成像原理和在医学中的具体应用，应用方面包括了OCT成像技术在眼科、皮肤病、牙科和癌症诊断及治疗中的应用以及共焦显微成像技术在分子生物学、神经科学、耳鼻喉及肿瘤研究及诊治方面的应用。光学成像技术在医学领域的疾病诊断、治疗以及药物的研发等方面都有着极大的发展潜力和巨大的优势。 

关键词：光学测量，光学相干层析成像，激光共焦显微成像，医学诊断

Abstract：Optical measurement is long optical development,including a very important technology. Medical imaging has become an important part of modern medicine in modern medical diagnosis and treatment. Widely used in modern medicine were introduced in this paper, two kinds of Optical measurement imaging technology of which development is relatively mature are Optical coherence tomography (OCT) and Laser Scanning Confocal Microscopy (LSCM). The system structure, imaging principle and specific application of these two technologies are introduced. Introduces the OCT imaging technology in ophthalmology, dermatology, dentistry, and the application of the diagnosis and treatment of cancer and confocal microscopic imaging techniques in molecular biology, neuroscience, ent and cancer research and clinical applications. Optical imaging technology has shown great advantages in disease diagnosis, treatment, and drug development with its unique advantages.  

Keywords：Optical measurement, OCT, LSCM, medical diagnosis

目 录

1 绪论…………………………………………………………………………………………6

2 光学相干层析技术（OCT）……………………………………………………………7

2.1 简述光学相干层析技术……………………………………………………………7

2.2 频域OCT技术成像原理……………………………………………………………8

2.3 OCT技术的应用………………………………………………………………………10

3 激光共焦显微扫描技术………………………………………………………………12

3.1 简述激光共焦扫描显微技术……………………………………………………12

3.2 激光扫描共聚焦显微镜的成像原理……………………………………………12

3.3 激光扫描共聚焦显微镜的应用…………………………………………………15

结论 …………………………………………………………………………………………19

参考文献……………………………………………………………………………………20

致谢 ………………………………………………………………………………………… 22

1 绪论

光学是一门可以回溯至两千多年前的古老科学，人类从探索“为什么能看见周围的东西”开始，开启了对光学的研究。根据目前研究中公认的关于光学的最早的记载，公元前400多年春秋战国时期的墨子和他的弟子们在《墨经》中就描述了直线传播、反射、小孔成像等光学现象，并且提出了一系列相关的实验规律。放眼西方，公元前300多年的古希腊数学家欧几里得就在《反射光学》中记录了他在光的反射上的发现，包括光的反射定律和投影学说。之后光学的发展经过了漫长的十多世纪，几何光学才慢慢成形，运用几何光学原理，放大镜，望远镜等步入人们的生活。随着干涉、衍射、电磁学的发展，激光的研究，光学进入了崭新的一页，近代光学年年轻又朝气蓬勃，它生命力的迸发要归功于20世纪初能量量子的发现，以及1960年激光的出现。

现代光学之所以能得到广泛的运用，并极大程度上影响了人们的生产和生活，是因为它和能其他学科技术的紧密结合。因此，现代光学也被广泛地应用到了医疗、农业、军事、工业生产等众多领域，并很大程度上改变了这些领域的面貌，为这些领域的发展提供强大的动力。随着光学的不断发展，光学的研究方向更加丰富，其中光学测量技术是一项非常实用且现实应用领域非常广泛的技术。

19世纪的伦琴发现了X射线(X-ray)，这是医学诊断史上最伟大的发现之一，因为人们终于可以不用解剖就可以看到人体内部的样子了。X-ray透视是历史上最早的医学影像技术，不仅如此，直至今日还拥有相当的临床诊断价值。X射线能穿透人体，进入人体后部分被人体组织吸收，被吸收的程度和组织的厚度及密度相关，所以穿透组织的信号强度也不同。通过检测穿透组织的X射线信号强度，综合信号的位置信息，经过计算处理，就能得到被观察的组织和器官的大致样子。但是，通过X射线成的像对早期肿瘤成像效果不佳，也无法分辨肿瘤的性质，而且经常使用更有可能造成组织产生电离。

放射性核素成像(RNI)系统是利用辐射源放出的射线来显示被观察的器官的。现药物用放射性同位素标记后引人人体内，人体的脏器和组织吸收药物后，就带有了放射性同位素从而成为辐射源，通过检测人体内的放射性核素放出的射线信息，经过处理就能得到被观察部位的形态。因为成像原理的特殊性，被观测的器官或者组织是否能清晰取决于功能状态。RNI技术相比于X射线，有着不可替代的优点——能进行早期的诊断因为病变过程中功能代谢的变化往往先于形态的变化。然而RNI技术的应用有一个很大的限制，身体接触放射性同位素会形成长久伤害。

20世纪50年代超声成像技术研究有了重大突破，很快，在20世纪70年代，逐渐投入医学领域。超声波是频率超过20000Hz的声波，拥有良好的指向性，其反射、折射、衰减的规律和多普勒效应已被研究出来，超声波触碰到器官会发生反射，通过分析在不同位置不同形貌上反射回来的超声回波信息，结合不同程度的透射和发射引起信息变化，经过处理就能得到动态器官的形貌信息。不过超声波的分辨率是有限的，很难分辨小于几毫米的物体，并且只能观察外形，不能知道组织内的化学成分。

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