[发明专利]一种正弦相位差分解调的多普勒优化成像方法

说明书

本发明公开了一种正弦相位差分解调的多普勒优化成像方法，包括如下步骤：1)对高速运动且震动幅度大的待测生物样品进行二维扫描成像；2)提取二维干涉谱信号沿波数域进行傅里叶变换后的复层析信号的相位信息，对相邻信号采集时间间隔的相位信息逐一进行差分处理，得到二维层析相位差分项；3)进行正弦相位差分解调，得到仅含待测样品多普勒相位的差分相位；4)将该多普勒差分相位和原二维复层析信号的振幅部分重构为二维差分层析信号，其中的相位即为被测生物样品随时间变化的多普勒图像。本发明兼具了传统多普勒OCT系统难以准确测量高速运动和大振幅运动样品的运动信息的问题和正弦相位调制OCT系统的去镜像和精度高的特点。

技术领域

本发明涉及傅里叶域光学相干层析成像(Fourier-domain Optical CoherenceTomography,简称OCT)技术领域，尤其涉及一种正弦相位调制复频域多普勒光学相干层析成像方法。

背景技术

光学相干层析成像OCT(optical coherence tomography,OCT)是一种具有高分辨、无损、实时成像能力，且应用前景十分广阔的成像技术。

OCT技术分为时域OCT技术，和傅里叶域OCT技术(何梓昂.FD-OCT去复共轭成像的研究[D].浙江大学信息学院浙江大学,2008)。由于生物样品深层的反射或散射信号能探测到样品返回的背向散射光十分微弱(李鹏.光学相干层析术理论与实验研究[D].南京理工大学,2010)，这个信号极易受到各种噪声及散斑的干扰,噪声的存在会导致信号产生虚假、扭曲及变形,给层状结构的提取带来困难,样品的微小运动和干涉仪的不稳定性使得生物样品的活检实现比较困难。因此，对大动态范围微弱信号的提取是OCT技术的关键部分。

时域OCT技术需要轴向逐点扫描,成像速度受到了限制。傅里叶域OCT不需运动机构来进行轴向扫描,通过傅立叶变换将探测器探测到的干涉光谱变换到样品空间而得到样品的深度信息，不仅有灵敏度高和测量速度快的优点,同时兼有时域OCT的点探测优势。但是，傅里叶域OCT技术中，复共轭像与理想的实值像在复平面上关于参考臂与样品臂的零相位延迟对称,形成了关于零光程共轭对称镜像,重建的图像则相互重叠模糊的问题。为了解决这样的模糊产生,实际中会把样品置放于等效零光程的一边，这导致成像范围减少了一半。

为了进一步有效扩大探测范围，构造复频谱能够有效的解决共轭镜像的问题。1995年Wojtkowski等人提出了移相方法获得复频谱的方法(Wojtkowski M,Kowalczyk A,Leitgeb R,et al.Full range complex spectral optical coherence tomographytechnique in eye imaging[J].Optics Letters,2002,27(16):1415-7)。这种方法受到了移相精度和色差的影响；因此，获得较高的信噪比十分重要。然而，正弦相位调制干涉术不仅可以获得复干涉光谱，它作为准外差干涉测量技术的一种，在对微弱信号进行探测时具有极大的优势；与移相干涉术相比，正弦相位调制干涉术不需要精确控制参考镜作步进相移，只需调制参考镜作正弦震动在干涉条纹中引入正弦相位调制实现准外差探测，具有系统简单，抗环境干扰能力强等优点。

近年来，谱域多普勒OCT将OCT技术与多普勒效应相结合,通过计算探测器接受到的光的频率的变化来获得组织中流速信息，能够无损高分辨对人体载体血流速度进行测量，具有较高的临床应用价值。