[发明专利]紧凑成像系统及其方法

说明书

本发明提供了一种成像系统，其可包括：扫描头，所述扫描头光耦合到光源，并且被配置成将光从所述光源扫描到标本的一部分上并接收从所述标本的所述部分反射的光；干涉仪，所述干涉仪光耦合到所述光源和所述扫描头，以使用来自所述光源的光和从所述标本的所述部分反射的光来接收和生成干涉输出；扫描光谱仪，所述扫描光谱仪光耦合到所述干涉仪以接收所述干涉输出，并生成扫描输出，所述扫描输出具有比由所述光源生成的光的光谱窄的光的子光谱；以及检测器，所述检测器光耦合到所述扫描光谱仪以检测所述扫描输出，并从所检测的扫描输出生成检测器信号。

背景技术

作为一种多功能临床诊断和监测技术，光学相干断层扫描(OCT)已成为许多医学领域，包括眼科学、皮肤病学、牙科学、胃肠内窥镜检查、血管内成像和肿瘤学等公认的工具。OCT是一种强大的工具，用于在高资源设置中实时提供基于图像的数据，以帮助诊断、筛选和治疗监测。然而，存在几个临床和非临床设置，包括个人护理应用，其中OCT和其提供的成像能力将是有益的。目前，OCT是使用频域(FD)(例如，光谱域OCT和扫掠源OCT)或时域(TD)来实现的，这些方法用于获取和解释来自生物和非生物标本的干涉信号。虽然每种方法呈现不同的优点，但是现有的OCT系统不管方法如何，大都体积庞大且需要添加昂贵的光学和电子外围设备，以满足预期目的的需求。此外，现有系统往往需要复杂光学器件的精确对准，且这种需要可使它们对于护理点和个人护理环境非常不切实际。

使用FD方法且在范围从约900nm至1800nm的短波红外(SWIR)波长下操作的OCT系统对于导致高度散射的组织的次表面成像是优异的。由于扫描光的穿透深度增加，这样的系统通常受散射影响较小。采用FD方法的一些OCT系统使用扫掠源技术，且此技术需要高度复杂且昂贵的SWIR激光器和高速数字化器以进行实施。

采用TD方法的OCT系统需要带扫描参考臂的复杂干涉仪来生成干涉信号。此类干涉仪可显著增加OCT系统的总费用和复杂性。

采用光谱域(SD)方法的OCT系统具有其自身的缺点。此类系统通常需要体积庞大且昂贵的光谱仪与复杂InGaAs(铟镓砷)线性阵列检测器组合。另外，InGaAs线性阵列检测器不仅需要复杂的冷却系统，而且还需要复杂的预处理算法来校正否则将在图像中发现的传感器固有异常。因此，这些类型的OCT系统不仅体积庞大，而且制造昂贵，实施和使用也昂贵。

鉴于某些环境的现有OCT系统不实用，需要一种具有成本效益的、紧凑的且易于使用的OCT平台，其可容易地用于个人和护理点的诊断应用。此OCT平台可实现对患者的快速且精确诊断和监测，同时还降低与医疗保健服务相关联的成本和时间。

发明内容

根据本公开的示例性实施例涉及对图像标本采用光学相干断层扫描(OCT)的成像系统和方法。成像系统采用扫描头、干涉仪和扫描光谱仪。扫描光谱仪从扫描头和干涉仪接收输入，并且从扫描光谱仪输出的信号被检测和分析以产生标本的图像。该系统可用于对任何类型的标本(包括人体的硬组织或软组织)进行成像，并且其具有以成本有效的方式对任何其他类型的标本(例如，任何有机或无机固体或半固体标本)成像的另外应用。成像方法包括以下步骤：使用扫描头和来自光源的光来扫描标本；处理通过干涉仪、通过扫描光谱仪从标本反射的光；以及接着在检测器处检测从扫描光谱仪出现的光，以生成检测器信号。然后可以处理检测器信号以生成标本的图像。所述方法还可以包括实时地将所生成的图像传送给用户。

在一个方面，本发明可以是一种成像系统，包括：扫描头，所述扫描头光耦合到光源，并且被配置成将光从所述光源扫描到标本的一部分上并接收从所述标本的所述部分反射的光；干涉仪，所述干涉仪光耦合到所述光源和所述扫描头，以使用来自所述光源的光和从所述标本的所述部分反射的光接收和生成干涉输出；扫描光谱仪，所述扫描光谱仪光耦合到所述干涉仪以接收所述干涉输出并且生成扫描输出，所述扫描输出具有比由所述光源生成的光的光谱窄的光的子光谱；以及检测器，所述检测器光耦合到所述扫描光谱仪以检测扫描输出，并且从所检测的扫描输出生成检测器信号。