[發明專利]基于徑向偏振光束的光學相干層析成像方法及裝置

有效

• 申請號: 201310380538.5
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN103431845A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 周哲海;祝連慶;董明利;孟曉辰;潘志康;王君;那云虓
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B3/14
• 代理公司: 北京律恒立業知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11416
• 代理人: 蔡艷園;顧珊

技術領域

本發明涉及光學相干層析成像技術，具體涉及一種利用徑向偏振光束的超分辨光學相干層析成像方法及裝置。

背景技術

光學相干層析成像技術（Optical?Coherence?Tomography，OCT）是繼X射線、CT、磁共振成像（MRI）、超聲診斷技術之后的又一種新的斷層成像技術。與常規醫學影像學方法相比，具有更高的靈敏度與分辨率。可以實現對生物組織的無損傷、非侵入、非電離輻射、微米量級的結構成像以及偏振OCT、多普勒OCT、光譜OCT、彈性OCT等功能成像，用于活體生物組織的顯微結構分析和特性參數測量,在生物醫學（眼科、皮膚科、心血管系統、消化系統及中醫學等）和許多領域開始被廣泛地應用。其中最成熟的是眼科OCT的應用，其在視網膜疾病、黃斑疾病、視神經疾病、青光眼和糖尿病等臨床研究方面有重要價值。

作為一種全新的成像模式，主要是基于低相干干涉以及外差探測技術而工作。通過測量背向散射或者背向反射光，OCT可以生物組織內部微觀結構進行高分辨率、截面層析成像。成像分辨率高達1～15μm，比傳統超聲成像要高1～2個數量級，且具有在體非破壞性的優點。對于人眼等透明組織，其探測深度可以達至～2cm，而對于皮膚等高散射性組織，其探測深度可以達到2～3mm。在每秒數幀圖像的采樣速率下，可以進行高速實時成像。因此，OCT可以實現“光學活檢”的功能，即在組織病理學檢測所能達到的分辨率層次上對生物組織結構以及病理現象進行在體實時成像，而無需標準切除活檢和組織病理學檢測所必須進行的樣本的切除以及處理過程。

全場光學相干層析術(Full—Field?Optical?Coherence?Tomography,FFOCT)是在傳統OCT技術的基礎上改進而來，克服了傳統OCT需要橫向掃描的弱點，并且在視場內的樣品的所有點能被同時采集而保持一致性、易于實現高分辨、系統控制比較簡單和機械穩定性高等特性。

如圖1所示，FF-OCT系統主要由三部分組成：照明系統、干涉系統、圖像采集系統。低相干光源（如鎢鹵燈）101和科勒照明系統102組成照明系統；分光棱鏡103和顯微透鏡104組成干涉系統；CCD105、壓電陶瓷(PZT)106、三維平移臺107及計算機108等組成控制及數據處理系統。

系統分辨率主要包括縱向分辨率和橫向分辨率，它們是評價OCT系統性能的重要指標。在很多醫學成像應用中，都要求系統具有高的分辨率。與傳統的光學顯微鏡類似，OCT系統的橫向分辨率取決于探測光束的聚焦狀態，根據阿貝判據有，

Δx=0.61λNA---(1)]]>

其中，NA為顯微物鏡的數值孔徑，λ為光束的波長。由此式可知，要獲得高橫向分辨率，必須使用高數值孔徑顯微物鏡，但其最高分辨率受限于衍射極限。

在較低數值孔徑情況下，OCT的縱向分辨率為，

Δz=21n2πλ2Δλ---(2)]]>

其中，Δλ為光源的帶寬。因此，其縱向分辨率直接取決于光源的相干長度。實際上，在較高數值孔徑情況下，縱向分辨率不僅與光源相干長度有關，與透鏡數值孔徑也有關系，隨著數值孔徑增加，其縱向分辨率下降。

另外，橫向分辨率同時還與顯微物鏡的焦深有關，