2007年9月份，由中科院光电技术研究院知识创新工程宏观调控经费支持项目——“自适应光学-光学相干层析（OCT-AO）成像技术及其眼科医学应用研究”取得重大突破。目前已成功建立了一套活体人眼光学相干层析成像系统，在国内首次获得了活体人眼高分辨率视网膜图像，图像分辨率接近Zeiss公司III代OCT系统分辨率，达到国际先进水平，这标志着我国活体人眼视网膜成像关键技术攻关取得实质性进展。
眼底视网膜高分辨率成像技术能为视网膜病变和人体相关疾病的超早期诊断、病情监控、药物疗效评价、生物特征识别以及视觉科学研究提供一种前所未有的有力工具。现有的常规眼底检查与影像技术，如眼底相机、超声生物显微镜、激光扫描眼底镜、视网膜厚度分析仪，以及眼底血管荧光造影等，由于受到自身技术条件的限制，其分辨能力最多达到10~40μm，无法满足眼底高分辨率成像的要求。近年来，国际上出现了结合自适应光学技术的眼底视网膜显微成像技术和共焦扫描成像技术，通过矫正人眼像差获得了接近人眼衍射极限的高横向分辨率眼底视网膜图像，达到细胞分辨的水平（3～4μm）。但是，这两种技术的纵向分辨率较低，无法获取与其横向分辨率相当的高纵向分辨率视网膜图像，因此不能实现眼底视网膜的三维高分辨率成像。光学相干层析成像技术以低相干测量为原理，结合共焦扫描显微术、光学外差探测和现代计算机图像处理等技术实现对散射介质的高分辨率层析成像，其理论纵向分辨率取决于光源带宽，因此采用宽带光源可以获得比传统超声成像高两个数量级的高纵向分辨率（微米量级）。中国科学院光电技术研究所“OCT-AO成像技术及其眼科医学应用研究”课题组自成立以来，相继开展了一系列科技攻关工作，在国内首次获得了活体人眼高分辨率视网膜图像（见图1），最大成像范围1mm，成像深度1mm，图像分辨率接近Zeiss公司III代OCT系统分辨率。
如图1所示，光学相干层析系统的主要结构是一个光纤迈克耳逊干涉仪。宽带光源发出的低相干光分别进入放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）与样品的背向散/反射光（信号光），经光纤耦合器汇合产生干涉信号，被探测器接收，信号的强度反映样品的散/反射强度。光学相干层析技术利用相干长度极短的光源获得层析分辨。对应参考臂的某一位置，只有来自样品某一特定深度的散射信号才能与参考光发生干涉。扫描参考臂便可获得层析图像。层析分辨率直接由光源的相干长度确定。
图1 光学相干层析原理示意图
（SLD—超辐射激光二极管；fiber focuser—光纤聚焦器；sample—样品；fiber coupler—光纤耦合器；mirror—平面反射镜；detector—探测器；computer—计算机；electronic system—电路系统）
图2 活体人眼光学相干层析成像系统原理图
图2是我们研制的活体人眼视网膜光学相干层析成像系统原理图。成像系统由宽带光源（λ=842nm，△λ=50nm，P=6.9mW）、耦合器（FC，分光比50/50）、电光相位调制器（PM）、频域快速扫描延迟线、偏振控制器（PC）、样品扫描装置、外差平衡接受装置、前置放大器和计算机处理系统组成。电光相位调制器的作用是为了提高信号的信噪比，通过对干涉信号进行高频调制，可以有效地避免低频1/f噪声的干扰。调制后的干涉信号被外差平衡接受装置接受，实现对微弱信号的有效提取。偏振控制器使得只有单一偏振态的光束进行干涉，消除光纤偏振模式色散对成像分辨率的影响。为了提高系统成像分辨率和信噪比，系统采用较先进的频域快速延迟线。该装置主要由相位光栅（DG）、傅里叶透镜（FL）、振镜和反射镜组成。入射平行光束被位于透镜前焦面上的光栅衍射，聚焦在中心偏置量为x0的振镜上。反射镜的作用是提高光路的耦合效率。在这种延迟线中相位延迟主要由振镜的扫描角度和中心偏置量x0决定，而群延迟主要由透镜焦距和光栅性质决定。这样就使得相位延迟和群延迟两者分离开，所以在利用振镜对物体不同深度扫描的同时，还可以通过调整光栅距离透镜的位置对两支光路的群色散进行匹配，从而提高信号的信噪比和系统的实际分辨率。图中Target作为人眼盯视目标，便于人眼稳定。
如图3所示，实验获得的自然瞳孔下活体人眼视网膜中心凹区域原始图像，入射到人眼角膜的光功率为670μW，小于人眼安全曝光剂量。图中的点线为噪声，图像对应的空间尺度大小有待下一步标定。从图中可以清楚地分辨视网膜神经纤维层、视细胞层和视网膜色素上皮细胞层，分辨率与Zeiss公司III代OCT系统相当。
图3 活体人眼视网膜中心凹区域原始图像
活体人眼光学相干层析成像技术用于眼底视网膜成像可以获得很高的纵向分辨率。但是，由于受到人眼屈光系统像差的影响，其横向分辨率较低。为了消除人眼像差对成像的影响，光电技术研究所正在开展将自适应光学技术与光学相干层析成像技术相结合，通过自适应光学系统矫正人眼像差以获取接近人眼衍射极限的高横向分辨率，综合光学相干层析的高纵向分辨率以获取高横向/纵向分辨率的眼底视网膜图像。该技术的研制成功将为我国在“非侵入”状态下获取活体眼部细微结构从而进行眼科疾病和全身性相关疾病超早期诊断、发病机理研究以及疗效评价等提供前所未有的有力工具，对医学进步和增进公民健康具有重要意义。