[发明专利]一种提高扫频光源光学相干层析成像系统动态范围的方法

说明书

本发明公开了一种提高扫频光源光学相干层析成像系统(SSOCT)动态范围的方法。本发明提供的方法对OCT信号在生物组织内传播导致的衰减信号进行补偿，从而压缩了OCT的探测范围，并使OCT图像在穿透范围内保持较高的对比度，增强OCT系统的深度成像能力。本发明实施例利用SSOCT信号中深度信息由信号频率编码的特性，对干涉信号的不同频率以不同增益进行放大。这种方法可以有效地提高系统的动态范围，增加对比度，提高对深处组织微小结构的分辨能力，有助于OCT技术在临床医疗成像中的推广应用。

技术领域

本发明涉及生物医学光学成像技术领域，尤其涉及一种提高扫频光源光学相干层析成像系统动态范围的方法。

背景技术

光学相干层析成像技术(OCT)是近年来快速发展的一种极具潜力的光学成像手段，基于宽谱光的干涉长度超短特性，对组织内的背向散射光进行相干检测，可以实现对生物组织的二维或者三维断层成像。相比传统的医学成像手段OCT技术具有无辐射，非接触和高分辨率的优势，其分辨率可达5-15μm。因此OCT技术非常适合应用于在医学成像领域，其中在眼科疾病诊疗中已经成为标准手段，同时与内窥镜结合，在心血管、呼吸道、消化道等内窥成像领域的应用也得到了广泛应用。OCT技术目前从基于机械扫描的时域OCT(TDOCT)发展到基于光谱解码的频域OCT(FDOCT)，成像速度得到了很大的提高，而频域OCT根据光谱解码的方法可以分为从探测端分辨光谱的谱域OCT(SDOCT)和从光源端分辨光谱的扫频光源OCT(SSOCT)，其中以扫频光源实现频率扫描的SSOCT可以实现更高的成像速度和成像范围，同时拥有较为紧凑的结构，使其得到了广泛的应用。

以光波作为探测信号载体赋予了OCT技术高分辨率、非接触、无电离辐射等优势，但由于吸收和散射，光在生物组织内传播时光强随深度以e指数迅速下降，成像范围内信号强度随深度迅速减弱，由此带来的动态范围不足的问题，另外对比度也随深度迅速下降，从而制约了它的应用和发展。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种提高扫频光源光学相干层析成像系统动态范围的方法，通过对不同深度处OCT信号进行补偿，弥补不同深度信号的差异，增加最小可探测信号大小，从而能够提高系统动态范围、成像质量和对比度。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种提高扫频光源光学相干层析成像系统动态范围的方法，包括以下步骤：

通过扫频光源输出频率随时间扫描的宽谱光，并提供对应的触发信号和时钟信号；

根据所述扫频光源提供的触发信号和时钟信号，控制相干成像系统的机械扫描，并接收后续频率依赖探测系统转换得到的电信号后发送对应的反馈信号；

将所述宽谱光传导至样品表面进行扫描，并接收从样品返回的背向散射光和参考光同时发生干涉，生成相干光；

对所述相干光进行探测并转换为电信号，根据所述电信号的频率调节不同频率分量的增益幅度，保证不同深度的信号幅值在同一水平，并对补偿后的信号进行分析处理，同时实时成像。

进一步的，所述将所述宽谱光传导至样品表面进行扫描，并接收从样品返回的背向散射光和参考光同时发生干涉，生成相干光，具体为：

通过对所述宽谱光进行90:10耦合分光，以将90％的光传导至样品臂，将10％的光传导至参考臂；

将所述参考臂上的光聚焦到反射镜上，得到参考光；

将所述样品臂上的光进行机械扫描，并聚焦到样品上，得到背向散射光；

将所述参考光和所述背向散射光进行50:50耦合相干，生成包含样品结构信息的相干光。

作为本发明的优选实施例，本发明还提供了一种提高扫频光源光学相干层析成像系统动态范围的装置，包括：扫频光源模块、控制模块、相干成像模块以及频率依赖探测模块；