[发明专利]一种提高频域相干断层成像深度的方法

说明书

本发明公开了一种提高频域相干断层成像深度的方法，该方法通过构建若干个不同参考臂位置对应的不同零延迟平面深度的样本库，训练一个对抗神经网络，从一个零延时平面深度对应的输入光谱生成所有零延迟平面深度对应的光谱干涉信号，并进行信号融合后得到一个修正后的光谱，该修正后的光谱得到的图像可以显著提升SDOCT的成像深度，有利于克服SDOCT一直以来存在的局限性，同时发挥其低成本、高分辨、稳相位、功能性成像等优势，实现更多的临床应用，特别是生物组织功能性测量方面的应用。

技术领域

本发明涉及一种增强光学成像深度的方法，具体涉及一种提高频域相干断层成像深度的方法。

背景技术

光学相干断层成像(Optical Coherence Tomography，OCT)是一种基于光干涉原理的断层成像技术，利用参考臂光和样本臂光的干涉检测样本不同深度对光的反射或散射信号，从而获取样本断层结构信息。OCT已在眼科、心血管诊断领域被广泛应用于临床，特别是已经成为了眼科疾病诊断的金标准。目前主流的OCT系统基于傅里叶域OCT(FourierDomain OCT，FDOCT)成像原理。FDOCT主要分为两种类型，一种是谱域或频域OCT技术(Spectral-Domain OCT，SDOCT)，即在检测端利用光谱仪检测不同波长或波数干涉信号的强度，进一步通过傅里叶变换得到样本断层图像；另一种技术是扫频OCT(Swept-Source OCT，SSOCT)，利用快速扫频光源变换输入波长，从而检测到不同波长或波数干涉信号的强度，进一步通过傅里叶变换得到样本断层图像。SDOCT和SSOCT是FDOCT两种不同的实现形式，本质上基于的原理是类似的，都通过检测不同波长或波数的干涉信号等价获取了样本不同深度的信息，避免了时域OCT系统参考臂的机械性位置移动，从而显著提升了成像速度以及图像的信噪比。本发明属于SDOCT分支的一项新技术。

当前在心血管诊断和高端眼科诊疗领域，SSOCT应用范围更广且技术更占优势，因为S SOCT信号随着成像深度的增加衰减更小。SDOCT由于需要CCD线扫描相机检测光谱，而CCD相机像元大小有限，导致采集到的信号随着样本距离零延迟平面的深度增加会显著衰减，因而成像深度有限。但SDOCT也有相较于SSOCT的优越性。首先，在SDOCT中，所有波长同时检测，避免了使用扫频光源，成本较低，且相位非常稳定，便于实现基于相位计算的功能性成像和测量功能，例如生物组织内基于多普勒原理的血流速度的测量。其次，由于扫频光源的技术限制，目前用于生物医学成像的扫频光源波长范围集中于1微米、1.3、1.5微米等较长波长波段，且扫频带宽有限，因而SSOCT对应的图像分辨率较SDOCT更差。而S DOCT运用宽光谱光源，可以使用波长较短，带宽很宽的光源，因而可以获取超高分辨率的图像。此外，SDOCT可以运用可见光波段进行成像，即实现可见光OCT。由于生物体内血液对可见光吸收更为敏感，可见光OCT可以在结构成像的同时获取很多重大疾病诊断所需的血流和血氧信息，因此是目前新兴的、被生物医学成像和疾病诊断领域内普遍看好的一项较新的成像技术。因此，如果有一种技术能够克服SDOCT成像深度不足的问题，则能够媲美SS OCT成像深度的同时，带来低成本、高分辨率、稳定相位、功能性成像等额外的优势，会极大地促进该技术在临床的推广和应用。然而，目前缺乏这样一项提升SDOCT成像深度的技术。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够显著提升SDOCT成像深度的方法，该方法通过构建若干个不同参考臂位置对应的不同零延迟平面深度的样本库，训练一个对抗神经网络，从一个零延时平面深度对应的输入光谱生成所有深度对应的光谱干涉信号，并进行信号融合后得到一个修正后的光谱，该修正后的光谱得到的图像可以显著提升SDOCT的成像深度，便于相关技术进行临床转化和应用。