作为一种非电离,非侵入的医学成像模式,光学相干断层成像技术(Optical coherence tomography,OCT)利用光的干涉原理对光学散射介质如生物组织等进行快速扫描横截面成像,可以提供拥有微米级分辨率的活体组织形态图像。因此,在生物医学成像领域这是一项非常具有吸引力的技术,该技术最早被应用于眼科视网膜眼底成像,随后迅速得到广泛的临床应用,如呼吸道,消化道和心血管等。目前扫频OCT(Swept Source OCT,SS-OCT)系统由于兼具时域OCT系统的点探测优势和谱域OCT系统成像速度快的特点,已成为OCT技术研究领域的热点。本课题分析了OCT技术的成像原理和研究进展,并对OCT的新型成像方法做出详细介绍,对高分辨率扫频OCT成像系统的搭建及其应用,以及基于三维图搜索的OCT图像分析方法进行了研究,具体的研究内容及获得的课题成果有:1搭建了高分辨率1.3um的扫频OCT系统,整个系统分为光路部分,硬件部分和软件处理部分。光路部分包括波长为1310nm扫频光源,光纤耦合器,样品臂以及参考臂等;硬件部分包括平衡探测器,振镜控制器,数据采集卡和计算机等;软件处理部分包括快速傅里叶变换,图像重建等过程的算法。搭建的系统理论轴向分辨率可达1.3um,利用搭建的扫频OCT系统进行大鼠脑部的二维连续扫描成像,成像结果及其三维效果图显示该系统性能能够达到预期设计目的。初步搭建高分辨率扫频OCT系统,为后续课题研究做铺垫。2为了弥补现有三维图搜索算法无法很好地应用于OCT图像如呼吸道内窥OCT图像三维分割的不足,本文提出了一种针对呼吸道内窥OCT图像组织分割而定制的三维处理方案,这一方案包括了针对这些图像有效的图像预处理以及基于组织斜率自适应三维图搜索算法。将分割结果与二维动态规划算法的分割结果以及手工分割结果分别进行三维重建,对比结果显示本方法的分割结果更具有连续性,更为鲁棒也更接近手工分割金标准。3利用搭建的高分辨率1.3um扫频OCT系统对恶性肿瘤的固体应力(Solid stress)进行初步的测量研究,通过OCT成像系统获得完整肿瘤破坏前和破坏后的形变,再由有限元方法基于弹簧数学模型由肿瘤的形变大小以及肿瘤的力学性质如弹性模量和泊松系数等计算出肿瘤内的固体应力的空间分布。设计了适合OCT成像模式的肿瘤固体应力测量实验方案,分析推导了由形变求得应力的力学理论基础,完成了反映应力-应变关系的有限元仿真实验。