[发明专利]一种提高光学相干层析成像纵向分辨率的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学相干层析成像技术，特别涉及一种通过改变光谱形状来改善光学相干层析成像(OCT)纵向分辨率的方法，属于医疗仪器技术领域。

背景技术

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)是近年来发展起来的新技术，与已经有的层析成像技术(X光CT、核磁共振CT和超声CT)比较，OCT具有不接触、无损伤、成像清晰等优点。OCT技术在医学领域得到广泛的应用，可用于眼科，皮科，食道和胃的一些疾病的早期诊断。在材料和基础研究中也有广泛的应用。

提高OCT仪器的分辨率一直是研究者和应用者所关心的问题。OCT仪器的纵向分辨率决定于所用光源的相干长度。因此提高OCT仪器纵向分辨率唯一的方法是减小光源的相干长度，目前所研究的方法主要有减小脉冲激光器的脉冲宽度和用非线性效应拓宽其谐带。所有这些方法仅适于用飞秒激光器作光源的OCT系统。而飞秒激光器由于价格昂贵和操作不便并不适用于医用OCT光源。

医用OCT系统的光源主要用超辐射二极管SLD，它的相干长度取决于SLD的制作，目前还没有其他方法在其制作完成后使其相干长度减小。

理论分析表明：光源的相干长度l和相干时间τ有关系l＝cτ，其中c为光速。光源相干时间和光源光谱互成傅立叶变换关系。这样，改变光源光谱的形状，即改变了光源的相干时间、相干长度，也就改变了OCT系统的纵向分辨率，达到了成像更清晰的目的。

发明内容

本发明的目的是提出一种提高光学相干层析成像纵向分辨率的方法及系统，该方法及系统可采用普通超辐射二极管SLD作光源，通过改变光谱形状的方法来提高OCT系统的纵向分辨率，使其成像更加清晰。

本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种提高光学相干层析成像纵向分辨率的方法，该方法是通过利用色散元件和挡光物改变输入给光学相干层析成像系统光源的光谱形状来提高纵向分辨率，  其具体作法如下：

(1)将光谱形状为高斯型的平行光束入射到一色散元件上，使不同频率的平行光在空间分开并使其通过一消色差透镜会聚；

(2)在消色差透镜后的光路中放置一挡光物使不同频率的光得到衰减，衰减后的光形成一束具有近似矩形光谱形状的光；

(3)将改变了光谱形状的光束再通过反射镜，消色差透镜及色散元件重新合成一束平行光；

(4)将重新合成的一束平行光作为光源入射到光学相干层析成像系统中去。

实现本发明目的的另一技术方案是：一种提高光学相干层析成像纵向分辨率的方法，以光学延迟线为参考臂，该方法是通过改变参考臂返回光的光谱形状来达到提高光学相干层析成像纵向分辨率，其具体作法是在光学相干层析成像系统中的光学延迟线的振镜和物镜之间放置一挡光物，使不同频率的光得到衰减，然后再通过振镜、透镜和光栅后重新合成一束具有近似矩形光谱形状的平行光束。

本发明还提供了一种提高光学相干层析成像纵向分辨率方法的系统，该系统主要包括光源、2×2光纤耦合器、探测器、A/D卡、计算机、测量臂及参考臂，其特征是在所述光源和2×2光纤耦合器之间设置一个可改变光源光谱形状的装置，该装置是由色散元件、消色差透镜、反射镜以及在所述消色差透镜和反射镜之间的挡光物所组成。

本发明的另一种提高光学相干层析成像纵向分辨率方法的系统，主要包括光源、2×2光纤耦合器、探测器、A/D卡、计算机、测量臂以及由光栅、透镜和振镜组成的参考臂，其特征是在所述参考臂的透镜和振镜之间增加一挡光物。

本发明中所用的光源采用光谱形状为高斯型平行光的超辐射二极管或常规的飞秒脉冲光源。

理论分析表明：光源的相干长度l和相干时间τ有关系l＝cτ，其中c为光速。光源相干时间和光源光谱互成傅立叶变换关系。这样，改变光源光谱的形状，即改变了光源的相干时间、相干长度，也就改变了OCT系统的纵向分辨率，达到了成像更清晰的目的。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：该方法非常简单，只需通过设置一挡光物来改变OCT光源的光谱形状，或者在OCT的光学延迟线即参考臂的透镜和振镜之间增加一挡光物来改变参考臂返回光的光谱形状，即可达到达到改善OCT纵向分辨率的目的；本发明既可用于飞秒脉冲激光器光源，也可用普通的超辐射二极管(SLD)作光源。实验表明，通过上述方法可以将纵向分辨率为20μm的OCT系统提高到纵向分辨率为14μm的系统，其OCT系统纵向分辨率可达到原来的0.7。

附图说明

图1为改变光谱形状装置实施例的原理结构示意图。

图2为光谱波形改变原理示意图