[發明專利]一種導管偏振敏感光學相干層析成像解調方法用偏振解算方法

在審

• 申請號: 201910955656.1
• 申請日: 2019-10-09
• 公開（公告）號: CN110742584A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 陳韻岱;田峰;黃進宇;周亮;匡皓;陶魁園;劉東亞
• 申請（專利權）人: 南京沃福曼醫療科技有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01N21/23
• 代理公司: 32218 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 瞿網蘭;夏平

一種導管偏振敏感光學相干層析成像解調方法用偏振解算方法，其特征是將導管PS?OCT成像系統得到的測量瓊斯矩陣轉換成穆勒矩陣，再對穆勒矩陣進行乘法分解，得到相位延遲矩陣，利用相位延遲矩陣的跡計算出組織雙折射的相位延遲，實現組織雙折射成像。本發明相比于現有的瓊斯矩陣法具有速度快，干擾小，準確率高的優點。

技術領域

本發明涉及導管光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)覆蓋心血管、腦血管等導管成像領域，尤其涉及一種導管偏振敏感OCT(Polarization-sensitive OCT)即PS-OCT圖像中解調樣品的雙折射信息，具體地說是一種導管偏振敏感光學相干層析成像解調方法用偏振解算方法。

背景技術

導管OCT成像技術是目前圖像分辨率最高的血管成像方法，尤其是導管PS-OCT成像技術，能夠解決動脈粥樣硬化斑塊的穩定性難以在體、實時、快速判斷的醫學難題，能夠提高動脈粥樣硬化類疾病的防治效果。然而現有OCT系統在分辨率上已經達到了可能判斷組織斑塊性質的水平，但在組織穿透能力、圖像清晰度和組織斑塊類型判斷的準確性上仍有不足，采用PS-OCT技術，改善相關技術性能是OCT系統發展的關鍵方向，也是解決前述關鍵科學問題的必由之路。

在導管OCT方面，導管PS-OCT是導管OCT技術的延伸，它提供了一種組織雙折射性質的定量測量方法。光的雙折射改變了光的偏振態且能夠與具有定向結構的蛋白質和生物大分子如膠原蛋白、肌動蛋白等相關。導管PS-OCT增強的雙折射現象與大量的厚膠原蛋白纖維或內膜平滑肌細胞的存在密切有關，因此導管PS-OCT成像的高分辨率探測可應用于增強后的斑塊穩定性測量。此外，導管PS-OCT系統具有評估斑塊膠原蛋白和區分正常內膜、纖維斑塊、脂質斑塊和鈣化斑塊等方面的潛質。

為此一種導管偏振敏感光學相干層析成像系統及解調方法很好地解決了上述問題，在系統中光源采用快速掃描光源，系統中采用保偏光纖產生正交偏振態的延遲，通過偏振分束器進行偏振分集采集，在一幅圖像中同時呈現正交兩種輸入偏振態的偏振分集成像。解調方法上通過偏振調平、背景信號消除、光譜整形、雙態色散消除、插值傅里葉變換、參考面選取、偏振解算、極坐標轉換為笛卡爾坐標等一系列步驟最終實現血管雙折射成像。

發明內容

本發明的目的是針對現有的OCT導管光學相干層析成像系統只能獲取血管強度信息的問題，發明一種導管偏振敏感光學相干層析成像解調方法用偏振解算方法。

本發明的技術方案是：

一種導管偏振敏感光學相干層析成像解調方法用偏振解算方法，其特征是將導管PS-OCT成像系統得到的測量瓊斯矩陣轉換成穆勒矩陣，再對穆勒矩陣進行乘法分解，得到相位延遲矩陣，利用相位延遲矩陣的跡計算出組織雙折射的相位延遲，實現組織雙折射成像。

具體包括以下步驟：

首先，將系統輸出的四個電場分量定義為瓊斯矩陣形式：

其次，進行瓊斯矩陣和穆勒矩陣的轉換，轉換關系為：

其中表示克羅內克積，U表示變換矩陣：

根據瓊斯矩陣和穆勒矩陣的轉換關系，將系統輸出的測量瓊斯矩陣J變換成測量穆勒矩陣Q：

第三，對測量穆勒矩陣Q_Z的元素做歐拉變換，可得：

任取單個A-Scan，假設該條A-Line上的參考點在樣品中深度為z，則在z處的測量所得的參考穆勒矩陣Q_Zref可以表示為：