[发明专利]硬管式共路型内窥OCT并行成像方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及医学内窥成像技术和光学相干层析成像技术，尤其是涉及一种采用格林棒透镜作为内窥探头传光器件的硬管式共路型内窥OCT并行成像方法及系统。

背景技术

医学内窥镜是一种无创或微创医疗仪器，借助它医生可以直接观察人体内部器官的组织病变，和进行手术治疗。传统医学内窥镜只能观察内部器官表面的病变，而病变往往首先发生于器官的断层内。超声技术的引入使得内窥镜在观察内腔粘膜面的同时，也能观察到器官断层的组织形态，然而其分辨率在毫米量级，远未达到探测组织异常，如早期癌变时的组织结构所要求的分辨率水平。

光学相干层析成像术(Optical Coherence Tomography，简称OCT)能非侵入地对活体组织的断层结构、生理功能乃至分子信息进行可视化观察，具备组织病理分析所需的高分辨率(达1～20μm)，能发挥病变早期诊断、过程监视和手术介导等临床功能。OCT还具有成像速度快、无辐射损伤、信息多元化、与现有医疗仪器兼容性好等优点，是目前被广泛看好的、可在临床医学上发挥重要作用的成像工具。因此，OCT技术与内窥技术相结合形成的内窥OCT技术，能为医生的正确诊断提供客观依据。

现有的内窥OCT系统，如美国MIT的Fujimoto小组(Guillermo J.Tearney，et al.，In vivo endoscopic optical biopsy with optical coherence tomography，Science，1997，276：2037～2039)、加州大学的Chen小组(Tuqiang Xie，et al.，Fiber-optic-bundle-based optical coherence tomography，Optics Letters，2005，30(14)：1803～1805)等提出的系统，一般采用光纤或光纤束作为内窥探头的传光器件，并把探头置于干涉结构的样品臂上。由于系统为非共路干涉结构，光纤或光纤束存在的色散和偏振态改变，以及环境温度变化和振动等因素，会使成像质量显著下降。因此，必须考虑对上述因素进行精确匹配，使得系统的构成和调节异常复杂。而且，探头的每次更换，都需进行大行程范围的光程匹配、色散补偿和偏振态调节等复杂操作。

内窥探头有软、硬管之分，其中硬管式内窥探头具有图像清晰度高、操作容易的特点，而被医务人员广泛使用。Chen小组(Tuqiang Xie，et al.，GRIN lensrod based probe for endoscopic spectral domain optical coherence tomography withfast dynamic focus tracking，Optics Express，2006，14(8)：3238～3246)提出了基于格林棒透镜(GRIN lens rod，梯度折射率棒透镜)的硬管式内窥探头，但被置于非共路干涉结构的样品臂上，具有和上述内窥OCT系统相同的问题。另外，由于采用横向点扫描方式，使得系统需要一套复杂的扫描机构、成像时间变长、和需经图像重建才能得到二维或三维图像。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明的目的是提供一种硬管式共路型内窥OCT并行成像方法及系统。该方法及系统把格林棒透镜的端面反射光作为参考光，它和来自样品的信号光构成一个共路的传感干涉仪，参考光和信号光之间的光程差由另一共路干涉仪进行补偿；采用线聚焦照明、面阵CCD探测的并行谱域OCT技术，无需扫描即能快速得到样品的二维图像。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一、硬管式共路型内窥OCT并行成像方法，其特征在于包括以下步骤：

1)计算机通过步进电机控制器驱动电控平移台带着反射镜轴向移动，对参考面和样品间的光程差进行补偿；

2)由面阵CCD探测器采集干涉信号，得到样品线照明方向y上每一点的光强关于波数k的谱域信号I(y，k)分布，并经图像采集卡输入计算机；

3)由计算机对谱域信号I(y，k)沿光谱展开方向进行一维傅立叶逆变换，得到光强关于深度位置z的信号I(y，z)分布，I(y，z)即为样品沿线照明方向y和深度方向z的二维图像。

二、硬管式共路型内窥OCT并行成像系统：