基于雙空間載頻技術(shù)拓展oct成像深度的方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學相干層析成像技術(shù)，尤其涉及一種基于雙空間載頻技術(shù)拓展OCT成像深度的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography，簡稱OCT)是一種新興的生物醫(yī)學光學成像技術(shù)，能實現(xiàn)對生物組織的結(jié)構(gòu)與生理功能進行非接觸、無損傷、高分辨率成像，在疾病的早期檢測和在體活檢領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。OCT最初用于人類視網(wǎng)膜的成像，在臨床眼科醫(yī)學中具有廣泛應(yīng)用，尤其對有些疾病如糖料病性視網(wǎng)膜病變、青光眼等疾病的前期預防、診斷有突出的效果。在許多OCT醫(yī)學應(yīng)用中，一個大成像深度是非常可取的。比如在內(nèi)窺鏡應(yīng)用中，探針和組織表面不能被精確的控制，一個大成像深度就變得非常有必要了。在整個眼科應(yīng)用中，整個眼睛前房，甚至整個前和后段(視網(wǎng)膜)眼睛的成像都需要擴展成像范圍。而目前它的應(yīng)用范圍已經(jīng)延伸到各種各樣的組織和非生物組織的成像。OCT可以非接觸地提供靜止或者運動狀態(tài)下的樣品結(jié)構(gòu)圖像，而且不需要通過刺激調(diào)節(jié)來間接觀察被觀察眼的相應(yīng)變化，成為了測量和分析組織和結(jié)構(gòu)的理想工具，與其他技術(shù)(超聲波、磁性共振成像等)相比有著相當大的優(yōu)點。OCT系統(tǒng)的成像深度基本上由光譜儀中各元件參數(shù)決定，主要被光源的中心波長以及光譜分辨率限制，但還有其他一些因素會影響成像深度，比如靈敏度降低、復共軛鏡像混疊以及有限的景深等等。靈敏度會影響成像深度是由于線性像素陣列的像素幾何尺寸和光譜儀的光斑大小，使得靈敏度下降在成像范圍內(nèi)。復共軛鏡像混疊會影響成像深度是由于電子接收器不能區(qū)分正面和負面的頻率，頻域肆虐患有深度退化，通常限制了深度范圍為相干長度的一半。有限的景深會影響成像深度是由于信號強度從淺層組織和深層組織不能同時保持足夠的橫向分辨率。譜域OCT系統(tǒng)在空氣中對人眼的成像深度在8mm左右，因而不能夠測量全景眼前節(jié)的深度(12?14mm)。
[0003]在常見的譜域OCT系統(tǒng)中，實現(xiàn)大深度成像的方法主要有三種:通過消除鏡像增加一倍成像深度、通過切換參考臂成像拼接、利用兩套光譜儀同時成像以及分段光譜擴展成像，但這些方法都有其弊端。消除鏡像的方法主要有B-M-mode，使用此方法時會有因為橫向靈敏度下降而造成成像質(zhì)量的下降的問題，同時也容易帶入環(huán)境干擾。通過切換參考臂成像拼接技術(shù)通常利用振鏡切換實現(xiàn)，但是切換過程會帶來時間差，導致后期拼接是不同時段、不同狀態(tài)的樣品的成像，不能達到同時成像的要求。利用兩套光譜儀同時成像會增加實驗儀器和費用，同時也會增加整套裝置的復雜度。分段光譜擴展成像通過設(shè)置一個二色向鏡，將光源分成兩個部分并分別利用，雖然能夠擴展成像深度并且是同步不需要切換期間，但是所得的圖像分辨率會損失一半。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供基于雙空間載頻的譜域OCT成像系統(tǒng)和方法，其能夠通過獲取無混疊的對應(yīng)于兩個深度位置處的樣品OCT圖像實現(xiàn)譜域OCT對眼前節(jié)的全景成像。
[0005]本發(fā)明的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):本發(fā)明一種基于雙空間載頻的譜域OCT成像系統(tǒng)，包括寬帶光源。光隔離器、寬帶光纖耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、樣品臂、參考臂、探測臂；所述的樣品臂由第一偏振控制器、第一光纖準直鏡、第一掃描振鏡和第一聚焦物鏡組成；所述的參考臂由第二偏振控制器、第二光纖準直鏡、分光棱鏡、第二掃描振鏡、第二聚焦物鏡、第一平面反射鏡、第三掃描振鏡、第三聚焦物鏡和第二平面反射鏡組成。
[0006]所述的寬帶光源經(jīng)光纖隔離器與寬帶光纖耦合器的第一輸入端口連接，寬帶光纖耦合器的第二輸出端口經(jīng)第一偏振控制器與第一光纖準直鏡連接，在第一光纖準直鏡之后對準放置第一掃描振鏡，在第一掃描振鏡之后對準放置第一聚焦物鏡，在第一聚焦物鏡的焦平面處對準放置被觀測的樣品；寬帶光纖耦合器的第三輸出端口經(jīng)第二偏振控制器與第二光纖準直鏡連接，在第二光纖準直鏡之后對準放置分光棱鏡，在分光棱鏡的透射面之后放置第二掃描振鏡，且入射光束中心線與第二掃描振鏡的旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置偏移量Cl1，在第二掃描振鏡之后對準放置第二聚焦物鏡，在第二聚焦物鏡之后的焦平面處對準放置第一平面反射鏡；在分光棱鏡的反射面之后放置第三掃描振鏡，且入射光束中心線與第三掃描振鏡的旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置偏移量d2，在第三掃描振鏡之后對準放置第三聚焦物鏡，在第三聚焦物鏡之后的焦平面處對準放置第二平面反射鏡。寬帶光纖耦合器的第四輸出端口與光譜儀連接，光譜儀連接計算機。
[0007]從寬帶光源發(fā)出的寬帶激光經(jīng)光隔離器和寬帶光纖耦合器之后，分為兩部分；其中一部分經(jīng)過第一偏振控制器進入樣品臂，另一部分經(jīng)過第二偏振控制器進入?yún)⒖急?；進入樣品臂的這部分光依次通過第一偏振控制器、第一光纖準直鏡、第一掃描振鏡和第一聚焦物鏡照射在被測樣品上，從樣品反射和散射返回的光沿原路返回寬帶光纖耦合器；進入?yún)⒖急鄣倪@部分光依次通過第二偏振控制器、第二光纖準直鏡到達分光棱鏡，分光棱鏡將這部分光分為透射光和反射光這兩部分；其中透射光依次經(jīng)過第二掃描振鏡、第二聚焦物鏡聚焦在第一平面反射鏡上，從第一平面反射鏡反射的光沿原路返回至寬帶光纖耦合器；從分光棱鏡反射出的光依次經(jīng)過第三掃描振鏡、第三聚焦物鏡聚焦在第二平面反射鏡上，從第二平面反射鏡反射的光沿原路返回至寬帶光纖耦合器；此時，在寬帶光纖耦合器處這三部分返回光混合進行干涉，其中從第一平面反射鏡反射返回的光與被測樣品的第一深度段產(chǎn)生有效干涉信號，從第二平面反射鏡反射返回的光與被測樣品的第二深度段產(chǎn)生有效干涉信號；這兩部分有效干涉信號經(jīng)光譜儀探測產(chǎn)生對應(yīng)于以上兩個有效干涉信號的光譜信號，再傳入計算機進行數(shù)據(jù)處理、圖像顯示。
[0008]一種基于雙空間載頻的譜域OCT成像方法，該方法具體包括以下步驟:
[0009]I).在傳統(tǒng)譜域OCT系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，保證樣品臂和探測臂不變，在參考臂的出射光處添加一個分光棱鏡、兩個掃描振鏡、兩個聚焦透鏡和兩個平面反射鏡；
[0010]2).光源出射后經(jīng)過寬帶光纖耦合器，進入?yún)⒖急酆蜆悠繁?，進入?yún)⒖急鄣墓饨?jīng)過準直鏡后變?yōu)榭臻g準直平行光束，照射在50/50的分光棱鏡上，此分光棱鏡能將入射光分為完全相同的兩部分，一部分透過分光棱鏡出射，另一部分經(jīng)分光棱鏡反射出射；
[0011]3).在參考臂中經(jīng)分光棱鏡透射的這一部分光稱為第一參考光，第一參考光經(jīng)第二掃描振鏡反射照射在第一平面鏡上；參考臂經(jīng)分光棱鏡反射這一部分光稱為第二參考光，第二參考光經(jīng)第三掃描振鏡反射照射在第二平面鏡上。遮蔽第二參考光路，調(diào)整第一平面反射鏡的位置，使得其同樣品內(nèi)部第一目標位置相對應(yīng)，并調(diào)出干涉信號；
[0012]4).保證其他部件不動，使第二參考光路通光，調(diào)整第二平面反射鏡的位置，使得其與樣品中第二位置相對應(yīng)，并調(diào)出反射信號；
[0013]5).由兩平面反射鏡和樣品干涉產(chǎn)生的兩組干涉信號同時進入探測臂中的光譜儀，探測得到干涉光譜信號，且探測器CCD會并行記錄兩部分對應(yīng)于樣品中兩個深度位置處的干涉光譜信號；被探測的信號最后傳入計算機