[发明专利]基于位相复用的全量程扫频OCT成像方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学相干层析成像(OCT)技术和扫频光学相干层析成像技术，尤其涉及一种基于位相复用的全量程扫频OCT成像方法及系统。

背景技术

光学相干层析(Optical Coherence Tomography，简称OCT)成像技术是一种有前景的光学成像技术，能够非侵入、非接触、高分辨率地对被测活体生物样品组织内部的结构与生理功能进行在体成像，在疾病的早期诊断和在体活检领域有着广泛应用前景。

扫频光学相干层析系统属于一种傅立叶域光学相干层析成像系统。傅立叶域光学相干层析系统有两种实现形式，分别是基于宽带光源和快速多通道光谱仪的谱域OCT系统，以及基于快速可调谐激光器和点探测器的扫频OCT系统。傅立叶域光学相干层析系统无需进行机械式轴向扫描，通过快速采集干涉光谱信号，对干涉光谱信号进行基于快速傅立叶变换的信号处理以获得样品的轴向深度信息，与时域OCT系统相比具有高速和高灵敏度的优点。但是傅立叶域光学相干层析成像也存在其固有缺点，在采集携带样品深度信息的干涉信号的同时，也采集到样品各层之间的互干涉信号、样品各层本身的自相干干涉信号、参考光本身的自相干干涉信号等相干噪声。并且由于采集到的是干涉光谱信号的实部，而不是复数干涉光谱信号，对此实干涉光谱信号进行快速傅立叶变换得到的结果是厄米共轭的，导致了在图像中产生了叠加在样品实际像上关于零光程位置完全对称的共轭镜像。

为了避免傅立叶域光学相干层析图像中的共轭镜像等相干噪声与样品像重叠，通常需要调节样品臂和参考臂之间的光程差使零光程面移到被测样品表面以外，这样可以使实际像和共轭像在图像上不重叠，但由于零光程面附近的条纹可见度最高，即图像灵敏度最高，对光源中各个光谱成分引入同样的光程差，导致样品图像信噪比随着远离零光程面而迅速下降。采用移开零光程面的办法导致高灵敏度的图像区域无法得到利用，并且由于零光程面位于样品之外，导致了傅立叶域光学相干层析系统的成像深度仅仅利用了一半。消除傅立叶域OCT的共轭像镜，可以更好的利用零光程附近的高灵敏度区域，并且使成像深度拓展一倍，国外很多科研机构都开展了这方面的研究。M.Wojtkowski等人提出利用压电陶瓷驱动器步进参考臂中的反射镜的方法即移相法，加州大学Irving分校的Zhongping Chen小组提出采用电光相位调制器的方法，杜克大学Izatt小组提出采用3×3光纤耦合器的方法，通过在相邻的轴向干涉光谱信号间引入固定的附加相位，采用复数干涉光谱恢复算法重建出干涉光谱信号的复数形式，再进行傅立叶逆变换，从而消除复共轭像。美国哈佛大学医学院G.J.Teamey小组提出采用声光移频器对干涉光谱信号进行载频的方法和偏振编码的方法去除复共轭像。Hofer等人提出采用色散材料提供色散并且用复杂的迭代算法消除复共轭像的方法，S.Witte等人对也采用色散材料进行色散编码并提出简化的消除尖峰算法去除复共轭像。罗切斯特大学的J.P.Rolland等人提出利用双平衡探测器分别探测存在90度相位差的两路干涉信号用以构建复数干涉光谱信号从而消除复共轭镜像。

上述这些方法，都存在其固有缺点，如利用压电陶瓷驱动器进行多步移相方法需要对同一个位置进行多次测量，降低了成像速度，且对相位的稳定性要求高，容易受到各种环境扰动对相位的影响；利用电光相位调制器和声光移频器的方法需要引入比较复杂且昂贵的仪器设备，且对系统数据采集速度提出了苛刻的要求；利用3×3光纤耦合器的方法容易受到温度对耦合系数的影响而造成恢复复数干涉光谱的不准确，影响整体的复共轭抑制率；现有提出的利用色散的消镜像方法需要依赖复杂的迭代算法，对算法的简化也降低了复共轭抑制率；利用双平衡探测的方法增加了系统复杂度，且引入的相位差对环境稳定性有较高的要求，不适用于光纤型系统。因此有必要研究易于实现、且复共轭抑制率高的消镜像方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于位相复用的全量程扫频OCT成像方法及系统。在扫频OCT成像系统的参考臂中设置电光调制器，通过干涉光谱位相复用采集的方法来消除图像中的共轭镜像，获得高灵敏度区域的全量程OCT图像。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一、一种基于位相复用的全量程扫频OCT成像方法：