20、光学相干断层扫描（OCT）图像模拟技术解析

光学相干断层扫描（OCT）图像模拟技术解析

1. OCT 成像技术概述

OCT 相较于超声成像（ultrasound）和 MRI 等常用医学成像技术，具有更高的分辨率，能够分辨微米级的生物组织细节。不过，其成像深度通常受限，对于生物组织一般为 1 - 3mm，但对于散射系数较低的组织，成像深度可扩展至 10mm。这些特性以及探头和传感器封装方面的优势，使得 OCT 成像在心脏组织消融手术中的心脏组织成像应用中极具吸引力。

为了从 OCT 图像中区分消融和未消融的心脏组织，需要解决“真实世界”OCT 图像获取困难的问题。由于获取此类图像需要熟练的临床医生、昂贵的一次性仪器以及遵循监管程序，导致获取难度较大。体外实验虽然成本较低，但仍需要训练有素的技术人员且耗时较长。因此，我们将探讨一种模拟方法来生成适用于深度学习分类问题的数据。

2. 合成 OCT 图像的模拟算法

模拟算法可分为多个逻辑部分，主要包括干涉测量和光传播模拟算法，二者结合形成 OCT 模拟算法。

2.1 干涉测量系统示例

OCT 成像技术利用目标反射的电磁辐射与同一光源的参考辐射之间的干涉。为了有效地对该系统进行建模，需要理解其中的干涉部分。

为了生成 OCT 图像，通常使用迈克尔逊干涉仪来测量进入组织并返回光探测器（或传感器）的光的路径长度。该装置包括窄光谱的光源（通常是激光或发光二极管）、分束器、两个镜子和一个传感器。当光通过分束器时，两条分开的路径分别在各自的镜子上反射，然后在再次通过分束器时重新组合，重新组合的光信号由传感器记录。如果分束器和镜子之间的路径长度相同，传感器将记录到干涉图案。

相干光源（如激