[发明专利]一种光谱编码共焦与光学相干层析协同成像方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及光谱编码共焦显微技术与光学相干层析成像技术，尤其涉及一种光谱编码共焦与光学相干层析协同同步成像的技术。

背景技术

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)技术是一种新兴的生物医学光学成像技术，能实现对生物组织的结构与生理功能进行非接触、无损伤、高分辨率成像，在疾病的早期检测和在体活检领域有着广阔的应用前景。

光谱编码共焦显微(Spectrally Encoded Confocal Microscopy，简称SECM)技术是一种微侵入单模光纤的共焦成像方法，该技术采用宽带光源和衍射光栅实现同时探测样品多个横向位置点处的反射率。通过检测样品臂的空间信息，光编码共焦显微系统可以免除机械扫描，提供分辨率趋于显微镜水平的活体生物组织图像，其紧密特性使其能够实现装入小直径导管或者内窥镜导管中。

相比而言，OCT技术的成像深度要大于SECM技术。OCT技术能够提供高轴向分辨率的生物组织剖面层析图像，SECM技术能够提供高横向分辨率的生物组织浅表层横断面图像，两种技术在空间分辨率方面的优势互为补充，因此OCT技术与SECM技术的协同成像能够提供更高空间分辨率和更加全面的生物组织显微信息，在生物医学成像以及非生物材料检测等应用中都将具有重要的意义。

目前所提出的OCT系统与SECM系统协同成像的方法中，大多是基于扫描振镜的摆动来实现两种系统间的开关切换，这种采用振镜作为机械式开关的系统结构较为复杂，并且没有做到真正意义上的同时扫描成像，如果被测样品是活体样品，就很有可能出现在切换过程中由于活体移动而造成的两个系统成像位置不对准的情况。另外，在目前所提出的OCT系统与SECM系统协同成像的方法中，大多采用两个光源分别用于OCT系统和SECM系统，并且还采用了两个探测臂分别探测OCT系统的样品信号和SECM系统的样品信号，使得整合后的系统过于复杂，不够稳定，且搭建成本较高。因此，如何在光路较为简单的情况下，设计出一种光谱编码共焦与光学相干层析协同成像方法与系统，实现真正意义上的同步扫描成像，同时减少光源及探测臂的数量，使协同成像系统结构更加紧凑稳定，就成为OCT系统与SECM系统协同成像系统研制的一大目标。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提出一种光谱编码共焦与光学相干层析协同成像方法与系统。该光谱编码共焦与光学相干层析协同成像方法与系统采用将光学相干层析成像(OCT)系统的样品臂与光谱编码共焦显微(SECM)系统的样品臂共用同一光路，使得样品臂中从OCT系统与SECM系统出射的光束对样品同一位置同步进行扫描，从样品单次散射返回的光分别经各自的光路传输至探测臂中的两个光纤准直镜，通过将这两个光纤准直镜以不同入射角照射光栅，使光栅衍射出两组无交叠出射的光谱信号，即为SECM和OCT的信号，经过聚焦镜头，分别聚焦于线阵电荷耦合器件(CCD)的左半部分像素和右半部分像素，即实现同时探测来自SECM和OCT系统的光谱信号。经传入计算机进行数据处理获取被测样品高轴向分辨率的OCT图像和高横向分辨率的SECM图像，实现OCT系统与SECM系统优势互补的协同成像。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种光谱编码共焦与光学相干层析协同成像方法，将OCT系统的样品臂与SECM系统的样品臂共用同一光路，使得样品臂中从OCT系统与SECM系统出射的光束对样品同一位置同步进行扫描，从样品单次散射返回的光分别经各自的光路传输至探测臂中的两个光纤准直镜，通过将这两个光纤准直镜以不同入射角照射光栅，使光栅衍射出两组无交叠出射的光谱信号，该光谱信号即为SECM和OCT的信号，经过聚焦镜头，分别聚焦于线阵电荷耦合器件的左半部分像素和右半部分像素，即实现同时探测来自SECM和OCT系统的光谱信号。