[發(fā)明專利]用于掃頻源光學相干斷層的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210459064.9
• 申請日: 2008-01-10
• 公開（公告）號: CN102973243A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 約瑟夫·M·斯密特
• 申請（專利權）人: 光學實驗室成像公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01B9/02
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

本申請是申請?zhí)枮?00880001950.9、發(fā)明名稱為“用于掃頻源光學相干斷層的方法和裝置”的專利申請的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及光學成像領域，尤其涉及采用掃頻激光器作為光源的光學相干斷層（OCT）系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)。

背景技術

光學相干斷層（OCT）是一種具有眼科學、心臟病學、腸胃病學、以及醫(yī)學的其他領域中的廣泛應用的干涉測量成像技術。Huang?D,Swanson?EA,Lin?CP，Schuman?JS,Stinson?WG,Chang?W，Hee?MR,Flotte?T，Gregory?K,Puliafito?CA,以及Fujimoto?JG“Optical?coherence?tomography,”,Science,Vol?254,1178-1181(1991)。通過小直徑光纖光學探測器以高分辨率觀察表面下結構的能力使得OCT對于內(nèi)部組織和器官的最低限度侵入成像特別有用。商業(yè)上可用的時域OCT系統(tǒng)不提供用于快速移動或具有大表面區(qū)域的器官的不受阻止的實時顯像的足夠掃描速度。例如，在跳動的心臟中，冠狀動脈的OCT成像是一個挑戰(zhàn)，因為成像必須足夠快，以允許在探測器的觀察區(qū)域血液流凈的間隔內(nèi)清楚顯像很長一段（>3cm）動脈。用于冠狀動脈成像的商業(yè)上可利用的OCT系統(tǒng)的目前生成的圖像獲取率限于約15張圖像/秒。以該獲取速度，需要利用球囊阻斷血流至少30秒來對一段3cm的目標動脈進行成像。如果OCT系統(tǒng)的圖像獲取率可以增加至少一個等級的量級，而沒有顯著的圖像質(zhì)量損失，那么可以避免長期的球囊阻斷。然后，可以通過簡單地注射生理鹽水幾秒鐘對一段動脈進行成像，從而簡化了成像過程同時降低了心肌缺血的危險。

時域OCT系統(tǒng)采用寬帶光源作為到干涉儀的輸入，機械激勵參考臂用于路徑長度掃描。當參考路徑長度改變時，由不同深度的結構的反射生成的干擾信號被逐點測量。在該測量方案中，最大掃描速度被傳動器的動態(tài)機械約束和光源的功率譜密度所限制。在跨過40-60nm的光譜帶寬發(fā)射25mW的輸出功率的超輻射光源的這樣的系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)的并同時保持用于組織成像的足夠信噪比（>90dB）的最大深度掃描速度約為25m/s。從而，可以以不大于每秒10的速率獲得5mm深物體的512行圖像。

頻域（還被稱為傅立葉域）（FD）OCT通過利用基于傅立葉變換的可選頻率識別方法克服了這些速度約束，這消除了長范圍機械傳動器的需要。Swanson?EA和Chinn?SR,“Method?and?Apparatus?for?Performing?Optical?Frequency?Domain?Reflectometry”美國專利第6,160,826號（2000年12月12日發(fā)表）；Choma?MA,Sarunic?MV,?Yang?C,和Izatt?J,“Sensitivity?advantage?of?swept?source?and?Fourier?domain?optical?coherence?tomography”O(jiān)pt.Express,Vol.11,2183-2189(2003)。FD-OCT同時從多個深度收集信息并根據(jù)它們生成的信號的可選頻率識別來自不同深度的反射，而不是通過對采樣進行逐點查詢而浪費可利用的源功率。FD-OCT成像可以通過利用寬帶源照亮采樣以及利用分光計將所反射的光分散到陣列檢測器上來實現(xiàn)?？蛇x地，可以利用快速波長調(diào)諧激光器以及在利用單個光學檢測器收集波長掃頻期間反射的光來照亮采樣。在這兩種情況下，通過所記錄的干擾信號的傅立葉變換獲得來自不同深度的反射的分布圖（profile）。由于具有在1300nm光譜區(qū)域中以更低成本實現(xiàn)更高性能的潛力，基于掃頻激光器源的FD-OCT系統(tǒng)吸引了要求在高散射組織中進行表面下成像的醫(yī)學應用的更多關注。