[发明专利]差分正弦相位调制的复频域光学相干层析成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及频域光学相干层析成像(Fourier-Domain Optical Coherence Tomography，简称FD-OCT)，尤其涉及一种差分正弦相位调制的复频域光学相干层析成像方法。

背景技术

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)技术是一种非侵入式高分辨率的成像方法，能对生物组织内几毫米深度范围进行在体无损断层成像，被广泛应用于眼科、皮肤等多个医学领域的诊断与研究。

频域光学相干层析成像(FD-OCT)是一种新型的OCT成像技术，传统时域OCT利用低相干光干涉测量技术，通过对样品沿深度方向进行机械扫描，获取样品内深度变化的反射率信息(A-line)；然后通过横向扫描，得到样品上对应不同横向测量点的层析图像，合成一幅样品深度方向的二维断层结构图(B-scan)。频域OCT技术通过采集干涉谱信号对其进行傅里叶变换便可获得一条深度分辨的层析图(A-line)，无需进行深度方向的机械扫描，相对于时域OCT具有更快的采集速度与更高的灵敏度，尤其适用于生物样品的在体检测与医疗诊断。

由于频域光学相干层析成像技术是利用逆傅立叶变换方法对光谱仪采集到的干涉谱信号进行分析，变换后的层析信号除包含物体的结构信息外同时存在直流背景、自相关噪声和复共轭镜像。其中前二者降低了系统的信噪比；复共轭镜像表现为与物体的真实结构图像关于零光程差位置对称分布的图像，当零光程差位于物体内部时此二者相互重叠。为了避免重叠，只能将物体置于零光程差位置的一侧，这将导致系统有效探测范围减少为原来的一半。复共轭镜像可以通过重建复频域干涉谱信号，并对其进行逆傅立叶变换的方式消除，该项技术即复频域光学相干层析成像。

复频域光学相干层析成像利用重建复频域干涉谱信号消除了复共轭镜像及其它寄生像，使探测深度扩大为原来的2倍，实现了全深度探测。目前复频域OCT主要包括基于移相干涉术和基于外差干涉术两类。

1、基于移相干涉术(phase-shifting interferometry)的复频域OCT

1999年A.F.Fercher等人最先将移相干涉术用于频域OCT复干涉信号的重建，建立起复频域OCT技术(参见在先技术[1]，A.F.Fercher，R.Leitgeb，C.K.Hitzenberger，H.Sattmann，and M.Wojtkowski，“Complex spectral interferometry OCT”，Proc.SPIE，Vol.3564，173-178，1998)。该方法通过移动参考臂在样品同一位置连续采集几帧等相邻位相差的干涉谱，利用移相算法重建复干涉信号。这种方法增加了成像时间，而且对系统和样品的稳定性提出很高的要求，因此不适用于运动样品成像。此后发展出的基于同步移相的复频域OCT，采用双光束照明及两套干涉信号接收系统(参见在先技术[2]P.Meemon，Kye-Sung Lee，and J.P.Rolland，“Doppler imaging with dual-detection full-range frequency domain optical coherence tomography”，Biomed.Opt.Express 1(2)，537-552，2010)，或采用偏振方向垂直的两束光探测，从而解决了样品运动对镜像消除的影响。然而这种方法增加了实验装置的复杂度。

2、基于外差干涉术(heterodyne interferometry)的复频域OCT