[發明專利]全深度頻域多普勒光學相干層析成像方法

無效

• 申請號: 201310360222.X
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103439295A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 南楠;李中梁;王向朝;郭昕
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及頻域光學相干層析成像（Fourier-Domain?Optical?Coherence?Tomography，簡稱FD-OCT），特別是一種全深度頻域多普勒光學相干層析成像方法。

背景技術

光學相干層析成像（Optical?coherence?tomography,簡稱為OCT）是一種非侵入的高分辨率光學斷層成像技術，在生物學研究與臨床醫療領域有著廣泛的應用前景。多普勒光學相干層析成像（Doppler?Optical?Coherence?Tomography,簡稱為DOCT）是對OCT技術的功能性擴展，將OCT與多普勒成像相結合形成一種新型生物醫學光學成像技術。該技術在非侵入地獲得生物組織內高分辨率層析結構的同時，還可提供組織內深度分辨的血流等動態信息，已在人眼視網膜微循環成像、動物胚胎的心血管發育過程的動態成像，以及光子動力學治療的監測等許多方面得到應用。

初期的DOCT主要基于時域OCT技術，需要通過對樣品沿深度方向進行機械掃描，獲取樣品內深度變化的反射率信息（A-scan）；然后通過橫向掃描，得到樣品上對應不同橫向測量點的層析圖像，合成一幅樣品深度方向的二維斷層結構圖（B-scan）。近期的頻域多普勒光學相干層析成像（Fourier/Spectral?Domain?Doppler?OCT）基于頻域OCT技術，無需參考臂掃描，具有更快的成像速度和更高的探測靈敏度，正逐漸取代傳統時域DOCT成為主要的DOCT成像方式。然而頻域DOCT由于鏡像問題系統成像深度范圍會縮小為原來的一半，而且限制了系統信噪比最高的零光程差附近區域的利用。對于常用與DOCT相移計算的相位解析方法而言，系統探測的速度靈敏度與系統的信噪比成正比。因此鏡像問題不僅限制了系統的信噪比也同樣限制了系統探測的速度靈敏度。

為了消除鏡像，全深度頻域DOCT（Full-range?Fourier?domain?Doppler?OCT,Full-range?FD-DOCT）技術被提出。該方法通過重建復干涉譜條紋，并對其進行傅里葉變換獲得層析圖，避免了鏡像的產生。2010年P.Meemon等人采用雙干涉信號接收系統建立了基于同步移相的Full-range?FD-DOCT（參見在先技術[1]P.Meemon,Kye-Sung?Lee,and?J.P.Rolland,“Doppler?imaging?with?dual-detection?full-range?frequency?domain?optical?coherence?tomography”,Biomed.Opt.Express1(2),537-552,2010），在不影響干涉信號采集速度的前提下進行了鏡像消除，然而這種方法增加了實驗裝置的復雜度。同年F.Jaillon等人采用基于外差探測的同步B-M掃描拋物線相位調制Full-range?FD-DOCT（參見在先技術[2]F.Jaillon,S.Makita,M.Yabusaki,and?Y.Yasuno,Parabolic?BM-scan?technique?for?full?range?Doppler?spectral?domain?optical?coherence?tomography,Opt.Express2010,vol.18(2):pp.1358-1372），這種方法調制幅度較大，待測樣品將與系統信噪比最高的零光程差位置較遠，同樣也會限制系統探測的速度靈敏度。

正弦相位調制可以解決以上問題，2006年步鵬等人首先基于正弦相位調制的方法重建了復頻域OCT信號（參見在先技術[3]P.Bu,X.Wang,and?O.Sasaki,Dynamic?full-range?Fourier-domain?optical?coherence?tomography?using?sinusoidal?phase-modulating?interferometry,Optical?Engineering2007,vol.46(10):pp.105603-4；步鵬,王向朝.全深度探測的頻域光學相干層析成像的方法及其系統:中國,1877305A(專利).2006-12-13）。正弦相位調制的幅度較小，且不隨時間單調增加，可以使被測樣品始終處于靈敏度較高區域。另外正弦相位調制方式不易受PZT磁滯效應影響，比較適合高速掃描。然而該方法采用相位調制與橫向掃描異步的方法，增加了干涉信號的獲取時間，不適合應用于生物活體成像。另外該方法僅進行了結構成像，未與DOCT技術結合獲取樣品的多普勒圖像。

發明內容