[发明专利]光学相干断层扫描成像中散斑噪声的抑制系统和方法

说明书

本发明公开一种光学相干断层扫描成像中散斑噪声的抑制系统和方法，扫频光源通过第一光分路器分别连接样品臂光路和参考臂光路；第一光分路器包括样品背向散射光输出端，所述樣品背向散射光输出端与参考臂光路的输出端，经第二光分路器连接平衡探测器的输入端，平衡探测器的输出端连接数据采集器；样品臂光路中利用两个分光镜和一对反射镜得到两个平行的光路，使得入射光和返回光的光路能够具有不同的选择，从而形成三个不同的光程差，即基于不同散斑模式的子图，再对这三幅子图进行处理即可获得散斑已改善的样品图像。即本发明在不牺牲成像速度和横向分辨率的同时，能够有效地降低散斑噪声，从而提高OCT断层图像质量。

技术领域

本发明涉及低相干光学干涉成像技术领域，特别是一种光学相干断层扫描成像中散斑噪声的抑制系统和方法。

背景技术

光学相干断层扫描成像(optical coherence tomography,OCT)是一种低相干光学干涉成像技术。它可非接触、非侵入性地对人体等生物组织的散射结构进行实时的三维成像。该技术在检测眼底视网膜、消化道系统、呼吸道系统、心血管、牙齿和皮肤等方面的疾病上有很大的潜力。目前OCT技术已经被广泛应用到视网膜疾病诊断、随访观察及治疗效果评价方面。由于需要对更小的病灶区域进行细微观察分析以及对感兴趣病变区域进行定量化评价，因此对OCT成像质量要求变得越来越高。然而OCT作为一种利用相干光的空间相干性和时间相干性通过干涉来实现对生物组织进行成像的技术，必然存在散斑现象。OCT中的散斑作为有用的信号存在时，其携带着部分生物组织的信息，但其同时也是一种噪声存在，作为噪声存在时，这种较强的强度的随机涨落，降低了图像对比度，干扰了对图像细节的分辨，严重影响了成像质量和后期定量分析的准确性。

现今OCT已经发展到第三代，基于扫频光源的OCT(swept-source OCT，SS-OCT)，第一、二代分别是时域OCT和谱域OCT。谱域OCT和扫频光源OCT又共称为傅里叶域OCT，扫频光源OCT相比于谱域OCT，它采用扫频光源提供的k时钟作为采样时钟，从而使得测量得到的干涉光谱在波数空间线性均匀分布，因而可以直接对测得的干涉光谱进行离散傅里叶变化来获取深度反射轮廓，大大简化了后期的信号处理，而谱域OCT则需要在计算离散傅里叶变换之前对测量得到的光谱进行重采样来使得光谱在波数空间线性均匀分布。在SS-OCT系统中，散斑噪声主要来源于散射粒子多次的随机散射引起的相位的叠加。

目前，主要有两大类的方法来有效抑制散斑噪声。一种方法是需要对OCT的硬件系统的光路进行相关的改进或扫描模式的改变，从而获得在相同的位置具有低相关散斑模式的多幅断层图像，最后将这些具有低相关散斑模式的断层图像进行平均便能有效的减少散斑对比度。其中低相关的散斑模式可以来源于不同的方法：时间变化、空间变化、频率变化、角度变化和极化状态变化等(例如，见Michael Pircher等人的“Speckle reduction inoptical coherence tomography by frequency compounding(用频域复合方法减少光学相干断层成像中的散斑)”，Journal of Biomedical Optics(生物医学光学期刊)，2003；8(3):565-569.)另外一种方法是基于计算机软件处理的方法，主要是通过对得到的断层图像进行相关的图像处理来有效减少散斑对比度。主要包括：小波变换、曲波变换、图像配准和滤波算法等(例如，见Aydogan Ozcan等人的“Speckle reduction in opticalcoherence tomography images using digital filtering(用数字滤波方法来减少光学断层图像中的散斑)”，Optical Society of America(美国光学学会)，2007；24(7):1901-10.)

发明内容

本发明要解决的技术问题为：针对基于扫频光源的OCT即SS-OCT，提出一种散斑噪声抑制方法，在不牺牲成像速度和横向分辨率的同时，有效地降低散斑噪声，从而提高OCT断层图像质量。