[发明专利]一种基于积分变换原理的OCT成像系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于积分变换原理的OCT成像系统及方法，在传统OCT系统的基础上，在样品臂中首先使用调制器对光束进行调制以得到特定的照明分布，可以是一维照明或二维照明，照明图案经透镜组投射到样品上，样品不同深度的返回光与参考回光进入干涉仪发生干涉，再经探测装置探测、采集模块采集后，由计算机完成数据处理并显示出样品的二维或三维结构图像。相比于传统OCT的单点测量方法，本发明基于积分变换原理，无需用振镜等装置对样品进行扫描，系统结构简单，且允许使用更高的样品光功率，显著提高了OCT成像的信噪比，同时可以实现欠采样情况下样品的高质量成像。

技术领域

本发明属于生物医学光学成像领域，尤其涉及一种基于积分变换原理的OCT成像系统及方法。

背景技术

光学相干断层技术(Optical Coherence Tomography，OCT)是20世纪90年代初诞生的高分辨率的生物医学成像手段，是一种利用生物组织散射光相干原理成像的微米尺度的活体组织高分辨断层成像手段。在OCT系统中，光源发出的光被分为两束，一束进入参考臂，一束进入样品臂。参考光和样品臂不同深度的返回光发生干涉，形成干涉光谱，最后利用计算机进行光谱数据处理，解析出带有组织结构信息的断层图像，实现了对样品内部生理结构的非侵入式检测。

随着OCT技术的发展，形成了时域OCT(Time Domain OCT，TD-OCT)和频域OCT(Fourier Domain OCT，TD-OCT)，但因时域OCT必须在参考臂引入光程扫描装置而限制了其成像速度，所以逐渐被成像速度更快的频域OCT取代。目前，频域OCT包括两大类型：光谱域OCT(Spectral Domain OCT，SD-OCT)和扫频OCT(Swept Source OCT，SS-OCT)。SD-OCT主要利用宽带光源和线阵相机获得来自干涉仪的干涉光谱，而SS-OCT则是利用能够瞬时输出可变极窄波长的扫频光源和平衡探测器对干涉光谱进行扫描测量的。二者的样品臂的本质都是基于空间的逐点测量，即在样品臂上，每次只能探测样品上一个点处的深度信息，同时利用振镜引入光束偏转进行扫描来得到样品的二维及三维结构。因此，基于空间单点测量的传统频域OCT为了取得样品的二维及三维图像，不仅需要很多次测量。而且受限于生物样品的光功率损伤阈值，不可能将过多光能量集中于样品的一点，所以约束了成像质量，图像的信噪比较低。

发明内容

有鉴于此，为克服上述问题，本发明提供了一种基于积分变换原理的OCT成像系统及方法，实现对待测样品的高效率、高质量成像。

为实现上述目的，本发明技术方案具体如下：

本发明的一种基于积分变换原理的OCT成像系统，包括光源单元、干涉仪、探测装置、采集模块以及计算机；其中，光源单元用于发射照射待测样品的光到干涉仪的样品臂和参考臂；探测装置用于检测干涉仪输出的干涉信号，将干涉信号转换为电信号；采集模块用于采集探测装置输出的电信号，将电信号转换为数字信号；计算机用于接收并处理所述数字信号，得到样品的结构图像，所述样品臂中包括调制器，所述调制器将光束调制为积分变换的核函数，产生照明图案，照明图案投射至待测样品，在照明图案的照射下待测样品不同深度反射及散射的光沿原路返回至干涉仪；计算机通过对所述数字信号进行积分变换的逆过程，并在样品深度方向上进行逆Fourier变换，得到样品的结构图像。

其中，所述积分变换的核函数为一维积分变换的核函数或二维积分变换的核函数。

其中，所述积分变换的核函数为一维积分变换的核函数时，所述照明图案为一维照明图案，所述样品臂还包括一维聚焦器件，用于产生线聚焦作用，将平行光束在一个方向上会聚，以进行线照明，所述调制器只需在这一个照明维度上调制此光线；所述积分变换的核函数为二维积分变换的核函数时，所述照明图案为二维照明图案，所述调制器对样品臂的平行光束进行二维调制。

其中，所述为消色差双胶合柱透镜。

其中，所述样品臂还包括用于将调制器产生的照明图案投射到待测样品的透镜组。