[發(fā)明專利]一種復(fù)譜頻域光學(xué)相干層析成像方法以及系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810066974.4
• 申請(qǐng)日: 2008-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101297750A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): A61B5/00
• 分類號(hào): A61B5/00;G06F19/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所
• 代理人: 胡吉科

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)相干層析成像技術(shù)((Optical?Coherence?Tomography，簡(jiǎn)稱OCT)，特別涉及一種復(fù)譜頻域光學(xué)相干層析成像(Complex?SpectralDomain?OCT)的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光學(xué)相干層析成像技術(shù)(Optical?Coherence?Tomography，OCT)是一種新型的生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。具有無(wú)損傷、非侵入、高分辨率和高靈敏度的特點(diǎn)，它能對(duì)活體組織的微小結(jié)構(gòu)進(jìn)行高分辨率的層析成像，其深度分辨率可達(dá)微米級(jí)，是現(xiàn)有醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的十倍，有助于人體病變組織的早期發(fā)現(xiàn)和及時(shí)診斷。早期的OCT是時(shí)域光學(xué)相干層析成像技術(shù)，為了得到樣品軸向的深度信息，參考臂必需進(jìn)行軸向深度掃描，它在相干長(zhǎng)度的范圍內(nèi)是逐點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的，這樣就大大限制了它的掃描速度，因此，時(shí)域OCT系統(tǒng)掃描裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜；成像速度不高，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像。

隨著技術(shù)的發(fā)展，一種新型的頻域OCT(Spectral?Domain?OCT，SDOCT)技術(shù)正在成為業(yè)界新的焦點(diǎn)。頻域OCT系統(tǒng)主要由弱相干寬帶光源、干涉儀和光譜儀等組成。系統(tǒng)的軸向深度掃描信息(層析圖)，可通過(guò)對(duì)光譜儀輸出的干涉光譜作逆傅里葉變換來(lái)獲得，不同深度的信息可同時(shí)或并行得到。因而，頻域OCT無(wú)需參考臂的軸向掃描，排除了軸向掃描的裝置，提高了成像速度和探測(cè)靈敏度。

由于光譜儀只能測(cè)量干涉光譜的幅度值，無(wú)法提供干涉光譜的相位信息。因此，直接對(duì)干涉光譜實(shí)際的測(cè)量數(shù)據(jù)作逆傅立葉變換而得到層析圖，它天然地包含了寄生像和復(fù)共軛鏡像，不能完整地反映被測(cè)樣品的真實(shí)結(jié)構(gòu)。寄生像是直流背景和自相干噪聲，寄生像的存在使成像動(dòng)態(tài)范圍和對(duì)比度大幅度降低；復(fù)共軛鏡像則會(huì)導(dǎo)致圖像的不同部分出現(xiàn)了混疊，最終使圖像不清晰。

為消除寄生像和復(fù)共軛鏡像對(duì)頻域OCT成像質(zhì)量的影響，近年來(lái)，一種基于復(fù)振幅干涉光譜重構(gòu)的復(fù)譜頻域OCT技術(shù)得到大家的重視。如中國(guó)發(fā)明專利《全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像的方法及其系統(tǒng)》(申請(qǐng)?zhí)?00610028629.2)，采用正弦相位調(diào)制方法來(lái)重構(gòu)干涉光譜的復(fù)振幅，通過(guò)正弦相位調(diào)制裝置帶動(dòng)參考反射鏡正弦振動(dòng)，生成一個(gè)隨時(shí)間變化的正弦相位調(diào)制的光譜信號(hào)，然后對(duì)其作傅立葉變換，濾出其頻譜的一倍頻和二倍頻頻譜，并分別作為復(fù)變量的實(shí)部和虛部，合成出復(fù)振幅干涉光譜，再對(duì)該復(fù)變量作逆傅立葉變換，得到被測(cè)樣品真實(shí)結(jié)構(gòu)的層析圖。該系統(tǒng)需要增加一個(gè)正弦相位調(diào)制裝置，該裝置由正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和固定在參考鏡上的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器組成。因此，實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，過(guò)程繁瑣，在實(shí)際中難以保證工作的穩(wěn)定性。天津大學(xué)的鄭羽等人將相移干涉技術(shù)用于復(fù)譜頻域OCT(參見(jiàn)鄭羽，李剛.基于全量程的復(fù)譜頻域OCT系統(tǒng)[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，39(10)：1247-1251)，采用移相驅(qū)動(dòng)器使參考鏡產(chǎn)生5次的相移(每次相移π/2)，來(lái)得到5幀相移圖，然后用基于最小二乘原理的算法，獲得光譜信號(hào)的幅度和相位，重構(gòu)出復(fù)振幅干涉光譜，再由逆傅立葉變換，得到被測(cè)樣品的層析圖。該系統(tǒng)也要增加一個(gè)移相驅(qū)動(dòng)器，移相驅(qū)動(dòng)器一般由壓電陶瓷元件實(shí)現(xiàn)，由于壓電陶瓷元件的非線性和遲滯特性，給每次相移的準(zhǔn)確性和一致性帶來(lái)較大的影響。要保證系統(tǒng)的測(cè)量精度，必須采用相移的閉環(huán)控制技術(shù)。因此，該系統(tǒng)存在技術(shù)環(huán)節(jié)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜及的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種復(fù)譜頻域光學(xué)相干層析成像方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：提供一種復(fù)譜頻域光學(xué)相干層析成像方法，其包括以下步驟：

步驟1：在參考光的三種不同相位(和)狀態(tài)下，測(cè)得三組干涉光譜：S₁(ω)，S₂(ω)和S₃(ω)；

步驟2：分別計(jì)算S₁(ω)與S₂(ω)、S₁(ω)與S₃(ω)的差值，得到兩組干涉差分光譜S_dif1(ω)和S_dif2(ω)；

步驟3：取該兩組干涉差分光譜的和、差，分別作為復(fù)振幅實(shí)部、復(fù)振幅虛部，得到在頻率ω的空間中的復(fù)振幅干涉光譜，或稱為干涉光復(fù)譜；

步驟4：再將頻率ω的空間中的復(fù)振幅干涉光譜的變量空間由頻率ω變換到波數(shù)κ，得到在波數(shù)κ的空間中的復(fù)振幅干涉光譜；