[发明专利]无需深度扫描的时域光学相干层析成像方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)，尤其涉及一种无需深度扫描的时域光学相干层析成像(Time-domain Optical Coherence Tomography，简称TD-OCT)方法与系统。

背景技术

光学相干层析成像(OCT)是近年来发展起来的一种光学层析成像技术，它能够对高散射介质如生物组织内部几个毫米深度范围内的微小结构进行高分辨率非侵入成像，在生物组织活体成像和医疗成像诊断等领域具有广泛的应用前景。

最早的OCT系统是时域光学相干层析成像系统(TD-OCT)(参见在先技术[1]，D.Huang，E.A.Swanson，C.P.Lin，J.S.Schuman，W.G.St inson，W.Chang，M.R.Hee，T.Flotte，K.Gregory，C.A.Puliafito and J.G.Fujimoto，“Optical coherence tomography”，Science，Vol.254，pp.1178-1181，1991)。它通过光学参考臂的轴向深度扫描并记录相对应不同深度处的干涉信号强度得到样品的一维层析图(A-line)。TD-OCT的探测速度比较低，如果探测过程中被测样品有运动，就会容易产生运动模糊。如果强制提高TD-OCT的轴向深度扫描速度以增加探测速度会导致系统灵敏度的下降。

频域光学相干层析成像系统(Fourier-domain Optical Coherence Tomography，简称FD-OCT)是一种新型OCT系统(参见在先技术[2]，N.Nassif，B.Cense，B.H.Park，S.H.Yun，T.C.Chen，B.E.Bouma，G.J.Tearney and J.F.de Boer，“In vivo human retinal imaging by ultrahigh-speed spectral domain optical coherence tomography”，Optics Letter，Vol.29，pp.480-482，2004)，它通过探测干涉谱并对其作逆傅里叶变换得到样品的一维层析图(A-line)，相对于早先的时域光学相干层析成像系统(TD-OCT)具有无需深度方向扫描、成像速度快和探测灵敏度高的优势，能更好地满足生物组织活体成像以及医疗成像诊断的实时性要求。但是，FD-OCT获得的层析图中包含着若干寄生像，限制了FD-OCT的应用。这些寄生像分别是：直流背景，自相干噪声和复共轭镜像。其中，直流背景和自相干噪声的存在降低了FD-OCT的信噪比，影响了成像质量；而复共轭镜像的存在，使FD-OCT无法区分正负光程差(探测光路相对参考光路的光程差)，测量时待测样品只能置于零光程差位置的一侧，导致有效探测深度范围减少一半。另外，FD-OCT的信噪比随着光程差的增加也会急剧下降。

并行FD-OCT与传统基于单点照明的FD-OCT的主要区别在于，它通过采用线状光照明待测样品实现FD-OCT二维层析图(B-scan)的并行探测。(参见在先技术[3]，Branislay Grajciar，Michael Pircher，Adolf F.Fercher and Rainer A.Leitgeb，“Parallel Fourier domain optical coherence tomography for in vivo measurement of the human eye”，Optics Express，Vol.13，pp.1131-1137，2005)。该方法一般通过在光路中添加柱面凸镜实现对待测样品的线状光照明，并利用二维光电探测阵列并行记录频域干涉条纹，重建得到一幅待测样品的二维层析图(B-scan)。并行FD-OCT由于避免了对待测样品的横向机械式扫描，成像速度更快，对运动模糊不敏感。但是，和传统的FD-OCT一样，并行FD-OCT仍然存在复共轭镜像寄生像等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述在先技术的不足，提供一种无需深度扫描的时域光学相干层析成像的方法与系统。本发明只需一次曝光即可实现一维光学相干层析成像，具有结构简单、成像速度快、无寄生像、对运动模糊不敏感的特点。

本发明的技术解决方案如下：