[发明专利]一种导管偏振敏感光学相干层析成像解调方法用偏振解算方法

说明书

一种导管偏振敏感光学相干层析成像解调方法用偏振解算方法，其特征是将导管PS‑OCT成像系统得到的测量琼斯矩阵转换成穆勒矩阵，再对穆勒矩阵进行乘法分解，得到相位延迟矩阵，利用相位延迟矩阵的迹计算出组织双折射的相位延迟，实现组织双折射成像。本发明相比于现有的琼斯矩阵法具有速度快，干扰小，准确率高的优点。

技术领域

本发明涉及导管光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)覆盖心血管、脑血管等导管成像领域，尤其涉及一种导管偏振敏感OCT(Polarization-sensitive OCT)即PS-OCT图像中解调样品的双折射信息，具体地说是一种导管偏振敏感光学相干层析成像解调方法用偏振解算方法。

背景技术

导管OCT成像技术是目前图像分辨率最高的血管成像方法，尤其是导管PS-OCT成像技术，能够解决动脉粥样硬化斑块的稳定性难以在体、实时、快速判断的医学难题，能够提高动脉粥样硬化类疾病的防治效果。然而现有OCT系统在分辨率上已经达到了可能判断组织斑块性质的水平，但在组织穿透能力、图像清晰度和组织斑块类型判断的准确性上仍有不足，采用PS-OCT技术，改善相关技术性能是OCT系统发展的关键方向，也是解决前述关键科学问题的必由之路。

在导管OCT方面，导管PS-OCT是导管OCT技术的延伸，它提供了一种组织双折射性质的定量测量方法。光的双折射改变了光的偏振态且能够与具有定向结构的蛋白质和生物大分子如胶原蛋白、肌动蛋白等相关。导管PS-OCT增强的双折射现象与大量的厚胶原蛋白纤维或内膜平滑肌细胞的存在密切有关，因此导管PS-OCT成像的高分辨率探测可应用于增强后的斑块稳定性测量。此外，导管PS-OCT系统具有评估斑块胶原蛋白和区分正常内膜、纤维斑块、脂质斑块和钙化斑块等方面的潜质。

为此一种导管偏振敏感光学相干层析成像系统及解调方法很好地解决了上述问题，在系统中光源采用快速扫描光源，系统中采用保偏光纤产生正交偏振态的延迟，通过偏振分束器进行偏振分集采集，在一幅图像中同时呈现正交两种输入偏振态的偏振分集成像。解调方法上通过偏振调平、背景信号消除、光谱整形、双态色散消除、插值傅里叶变换、参考面选取、偏振解算、极坐标转换为笛卡尔坐标等一系列步骤最终实现血管双折射成像。

发明内容

本发明的目的是针对现有的OCT导管光学相干层析成像系统只能获取血管强度信息的问题，发明一种导管偏振敏感光学相干层析成像解调方法用偏振解算方法。

本发明的技术方案是：

一种导管偏振敏感光学相干层析成像解调方法用偏振解算方法，其特征是将导管PS-OCT成像系统得到的测量琼斯矩阵转换成穆勒矩阵，再对穆勒矩阵进行乘法分解，得到相位延迟矩阵，利用相位延迟矩阵的迹计算出组织双折射的相位延迟，实现组织双折射成像。

具体包括以下步骤：

首先，将系统输出的四个电场分量定义为琼斯矩阵形式：

其次，进行琼斯矩阵和穆勒矩阵的转换，转换关系为：

其中表示克罗内克积，U表示变换矩阵：

根据琼斯矩阵和穆勒矩阵的转换关系，将系统输出的测量琼斯矩阵J变换成测量穆勒矩阵Q：

第三，对测量穆勒矩阵Q_Z的元素做欧拉变换，可得：

任取单个A-Scan，假设该条A-Line上的参考点在样品中深度为z，则在z处的测量所得的参考穆勒矩阵Q_Zref可以表示为：