为了实现生物组织化学特性与物理结构的同时测量,提出了结合光学相干层析扫描(OCT)成像与荧光比率成像的双模态内窥探头。根据OCT成像原理,确定OCT系统的中心波长为1300 nm;根据所选用pH指示剂(SNARF-1)的吸收光谱与反射光谱,确定荧光的激发波长为520 nm。根据ABCD矩阵计算并确定探头的基本结构,基于理论计算结果进行光学元件的加工与探头的组装。此外,搭建了双模态系统,采用该系统测量了探头的横向分辨率与工作距离。通过猪大肠验证了探头同时进行成像和pH检测的能力,实验结果表明:探头能同时进行OCT成像与pH测量,并且具有较高的精度。OCT成像在空气中的横向分辨率约为37.3 μm,工作距离约为13.4 mm,在生物组织中可以实现精度为0.01的pH测量。

内窥光学层析成像术(OCT)是OCT领域的一个重要分支。由于其微米级高分辨率光学断层和非接触式成像能力，内窥OCT已成为内窥医学和OCT技术领域研究的热点。主要阐述了内窥OCT的基本原理和组成，总结了内窥OCT探头的分类；研究了近年来各种内窥OCT探头的设计、尺寸、分辨率和成像速度等关键参数以及不同探头的优劣势和应用场合；简述了医学领域中特异性和灵敏度的概念，重点总结了不同类型的内窥OCT在心血管系统、食道、胃和小肠以及胰腺管等方面的临床应用和以特异性和灵敏度为基础的实验结果的评判，并对未来内窥OCT的发展作简要讨论。

研制了一种适用于内窥光学相干层析成像的单驱动非对称光纤悬臂扫描探头，可以利用单一驱动信号来激发非对称光纤悬臂的光纤末端沿李萨茹图形进行二维扫描。但是，正弦驱动信号激发的李萨茹轨迹在均匀性、覆盖率和图案帧频之间的权衡方面存在一定限制，不利于扫描成像的优化。基于非对称光纤悬臂固有的响应特性，提出了振幅调制正弦驱动信号来进行二维扫描轨迹图案的优化，并模拟研究了不同驱动信号下的扫描轨迹，对比评价了各种驱动信号下扫描图案的均匀性和覆盖率，同时进行了对比实验，验证了该方案的可行性。