[發(fā)明專利]一種高速掃頻光學(xué)相干斷層成像系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310210358.2
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN104207752B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙士勇;王挺;王榮軍;武西寧;張晶;董颯英;蒲忠杰
• 申請（專利權(quán)）人: 樂普（北京）醫(yī)療器械股份有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于線性波數(shù)空間采樣的高速掃頻光學(xué)相干斷層成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光學(xué)相干斷層成像（Optical?Coherence?Tomography，簡稱OCT）是近年來發(fā)展起來的一種新型成像技術(shù)，它建立在光學(xué)、電子學(xué)以及計算機技術(shù)科學(xué)的基礎(chǔ)上，是將半導(dǎo)體激光、超靈敏光電探測、高速數(shù)據(jù)采集處理以及圖像處理等多項前沿學(xué)科有機集成為一整體的新型斷層成像技術(shù)。自上世紀(jì)九十年代出現(xiàn)以來，憑借其具有高分辨、高速成像及低成本等優(yōu)點而備受人們的關(guān)注，并開始應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)與臨床研究領(lǐng)域。與CT，超聲，MRI等其他成像方式相比，OCT技術(shù)在分辨率方面具有顯著優(yōu)勢；與激光共聚焦顯微鏡等傳統(tǒng)的光學(xué)成像手段相比，OCT的組織成像深度大大優(yōu)于傳統(tǒng)光學(xué)成像技術(shù)。OCT首先在眼科得到應(yīng)用，借助OCT探針，實現(xiàn)心臟冠狀動脈、胃腸道等腔道的內(nèi)窺檢測，極大地擴大了其應(yīng)用范圍。

從成像原理不同劃分，可將其分為時域光學(xué)相干層析成像（Time?Domain?Optical?Coherence?Tomography，TDOCT）和頻域光學(xué)相干層析成像（Fourier?Domain?Optical?Coherence?Tomography，F(xiàn)DOCT）。時域OCT依靠參考臂的機械掃描實現(xiàn)組織深度掃描，但由于掃描速度慢是其難以逾越的障礙。其中，F(xiàn)DOCT主要有兩種實現(xiàn)方式，一種是基于CCD的光譜儀探測式的SDOCT（Spectral?Domain?Optical?Coherence?Tomography，SDOCT），另一種是近年來才逐步興起的基于掃頻激光器的SSOCT（Swept?Source?Optical?Coherence?Tomography，SSOCT）。掃頻激光為窄譜線寬度，快速改變波長的激光束。SSOCT中波數(shù)k隨時間變化，單點探測器探測的是關(guān)于k的函數(shù)，通過探測波長相關(guān)干涉信號，再經(jīng)過FFT變換，從而得到樣品的深度結(jié)構(gòu)信息。SSOCT的成像速度主要由光源的掃頻速度決定。SSOCT由于兼具了SDOCT的快速成像和TDOCT的單點探測，因此成為當(dāng)今OCT研究領(lǐng)域的主流技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

（一）要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提供一種能夠彌補掃頻光源不能產(chǎn)生線性頻率信號的缺陷的高速掃頻光學(xué)相干斷層成像系統(tǒng)。

（二）技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高速掃頻光學(xué)相干斷層成像系統(tǒng)，包括：掃頻光源，用于提供窄譜線寬度、隨時間快速改變波長的激光束；第一干涉模塊，其包括：第一光學(xué)干涉儀，用于獲取樣品臂和參考臂的返回光的干涉信號；第一光電檢測電路，用于將干涉信號進行光電轉(zhuǎn)換；線性頻率時鐘發(fā)生模塊，其包括第二光學(xué)干涉儀，所述線性頻率時鐘發(fā)生模塊用于在光波數(shù)空間產(chǎn)生線性采樣點；數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，用于將所述第一光學(xué)干涉儀和第二光學(xué)干涉儀所產(chǎn)生的光學(xué)干涉信號進行高速模數(shù)轉(zhuǎn)換后，進行數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于將所述第一光學(xué)干涉儀所產(chǎn)生的信號進行FFT變換，生成若干個A線掃描數(shù)據(jù)；數(shù)字影像系統(tǒng)，用于將所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)生成的A線掃描數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)拼接、數(shù)據(jù)優(yōu)化以及顯示輸出。

優(yōu)選地，所述掃頻光源的輸出接入分束器的輸入端；所述分束器的輸出分別接入到所述線性頻率時鐘發(fā)生模塊的輸入端和所述第一干涉模塊的輸入端；所述線性頻率時鐘發(fā)生模塊的輸出時鐘信號接入到所述數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的外部時鐘接口；所述第一干涉模塊的模擬信號輸出接入到所述數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的模擬通道接口，所述第一干涉模塊的兩個輸出分別接入到樣品臂和參考臂；所述掃頻光源的輸出觸發(fā)信號接入到所述數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的觸發(fā)信號接口；所述數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的輸出和所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸入相連接；所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的輸出和所述數(shù)字影像系統(tǒng)的輸入相連接。

優(yōu)選地，所述第一光學(xué)干涉儀采用邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述線性頻率時鐘發(fā)生模塊還包括第二光電檢測電路、信號整形電路、移相器、倍頻器和時鐘穩(wěn)定電路。

優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)包括依次連接的數(shù)字采集裝置初始配置模塊、采集模式及其配置模塊，數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理和傳輸模塊以及用戶應(yīng)用層模塊。

優(yōu)選地，所述數(shù)字采集裝置初始配置包括時鐘頻率設(shè)置、觸發(fā)方式設(shè)置和觸發(fā)延遲設(shè)置。

優(yōu)選地，所述采集模式及其配置包括采集模式設(shè)置、外時鐘閾值設(shè)置、采集信號包絡(luò)選取和空閑時鐘。

優(yōu)選地，所述采集信號包絡(luò)包括前包絡(luò)或者后包絡(luò)。