結(jié)合fdoct測量生物組織群延遲色散的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種測量活體組織群延遲色散的方法，具體而言，本發(fā)明設(shè)及一種結(jié) 合頻域0CT系統(tǒng)來測量活體組織色散的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)相干層析術(shù)（Optical Coherence Tomography, 0CT)是一種利用低相干光干 設(shè)成像的診斷技術(shù)，具有高分辨率、無損傷和能夠?qū)崟r(shí)成像等優(yōu)點(diǎn)。按照信號探測方式，主 要可 W分為時(shí)域光學(xué)相干層析術(shù)（Time Domain Optical Coherence Tomography, TD0CT) 和頻域相干層析術(shù)（Fourier Domain Optical Coherence Tomography,抑 OCT)。由于抑 OCT 具有掃靈敏度高，噪聲小和描成像速度快等優(yōu)點(diǎn)，所W FDOCT成為主要的研究方向之一。 抑0CT系統(tǒng)主要包括：低相干光源，光纖式邁克爾遜干設(shè)儀和光譜探測系統(tǒng)，其中邁克爾遜 干設(shè)儀主要包括準(zhǔn)直透鏡，一個(gè)參考臂，光照到反射鏡上，一個(gè)樣品臂，光照到被測樣品上， 測量臂接入光譜探測系統(tǒng)，該探測系統(tǒng)主要包括準(zhǔn)直透鏡，光柵，傅里葉透鏡和CCD。參考臂 和樣品臂返回的光干設(shè)后先通過準(zhǔn)直透鏡，再由傅里葉透鏡匯聚到CCD上，CCD記錄干設(shè)信 號，對干設(shè)信號進(jìn)行去直流和傅里葉變換后就能得到被測樣品的微觀結(jié)構(gòu)圖。
[0003] 色散效應(yīng)是由于不同的光分量（不同的模式或不同的頻率）在介質(zhì)中的傳輸速度 不同而引起的。組織發(fā)生病變時(shí)，導(dǎo)致其中各成份含量和生理狀態(tài)發(fā)生變化，從而引起色散 值的改變。比如在人體皮膚病變初期，由于分辨率的限制，各種成像技術(shù)都無法分辨，而由 病變引起皮膚色散值的變化卻非常明顯，該樣就能根據(jù)色散值的變化來判斷皮膚是否發(fā)生 病變和病變程度。所W測量組織色散對于醫(yī)學(xué)診斷和分析其生理狀態(tài)等具有重要意義。
[0004] 在現(xiàn)有的測量方法中，如文獻(xiàn)"Qiaracterization of tissue cells by full information from spectral interferogram"，大都是將組織作為切片樣品，放在測量臂 中，測量光透過樣品后的干設(shè)信號，利用希爾伯特變化求其相位信號，再對該相位進(jìn)行多項(xiàng) 式擬合來計(jì)算樣品的色散值。使用該種方法必須將被測部位的組織切取部分放在培養(yǎng)基中 作為樣品才能進(jìn)行，該大大降低了工作效率和加重了患者的痛苦。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠直接測量活體組織群延遲色散的結(jié)合抑0CT測 量生物組織群延遲色散的裝置及方法，無需將被測部位作為切片樣本，從而提高工作效率 和減小患者的痛苦。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種結(jié)合抑0CT測量生物組織群延遲色散的 裝置，包括頻域光學(xué)相干層析系統(tǒng)和快速掃描延遲線系統(tǒng)，其中頻域光學(xué)相干層析系統(tǒng)包 括激光光源、光纖禪合器、第一準(zhǔn)直透鏡、第二準(zhǔn)直透鏡、第二振鏡、透鏡、被測組織、第=準(zhǔn) 直透鏡、第二光柵、第二傅里葉透鏡、CCD、信號處理系統(tǒng)；快速掃描延遲線系統(tǒng)包括雙通反 射鏡、第一振鏡、第一傅里葉透鏡、第一光柵；
[0007] 所述激光光源發(fā)出的光經(jīng)過光纖禪合器后分為兩束，一束為參考光，經(jīng)過第一準(zhǔn) 直透鏡進(jìn)入快速掃描延遲線系統(tǒng)，參考光先經(jīng)過第一光柵分光，然后由第一傅里葉透鏡匯 聚到第一振鏡上，再由第一振鏡反射并通過第一傅里葉透鏡照在第一光柵上的另一位置， 經(jīng)過第一光柵衍射后沿著與入射參考光平行的方向出射照在雙通反射鏡上，雙通反射鏡與 入射參考光傳播方向垂直，光束經(jīng)雙通反射鏡反射后沿原路返回到光線禪合器中；另一束 為測量光，經(jīng)過第二準(zhǔn)直透鏡后由第二振鏡反射，發(fā)射光再由透鏡匯聚到被測組織上，被測 組織的后向散射光沿原光路返回到光線禪合器中；參考光與測量光在光線禪合器中發(fā)生干 設(shè)，干設(shè)光通過第=準(zhǔn)直透鏡后形成準(zhǔn)直光，該準(zhǔn)直光由光柵衍射分光后通過第二傅里葉 透鏡，匯聚在CCD上；CCD接收到的干設(shè)信號由信號處理系統(tǒng)處理得到樣品的群延遲色散 值；旋轉(zhuǎn)樣品臂中的第二振鏡測量樣品不同位置的干設(shè)信號，從而得到被測組織群延遲色 散的二維分布。
[000引一種結(jié)合抑OCT測量生物組織群延遲色散的方法，其特征在于，包括W下步驟：
[0009] 步驟1，將快速掃描延遲線系統(tǒng)接入頻域光學(xué)相干層析系統(tǒng)的參考臂，將測量臂中 的被測組織由平面反射鏡代替，通過調(diào)節(jié)第一準(zhǔn)直透鏡、第一光柵之間的距離確定參考臂 與測量臂之間的等光程點(diǎn)，然后對CCD的像素對應(yīng)的光波長進(jìn)行標(biāo)定；
[0010] 步驟2,線性移動快速掃描延遲線系統(tǒng)中第一光柵的位置，CCD分別采集第一光柵 不同位置處的干設(shè)信號，并將所采集的干設(shè)信號輸入信號處理系統(tǒng)進(jìn)行傅里葉變換得到點(diǎn) 擴(kuò)散函數(shù)，確定該點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的半高寬，找到半高寬最小時(shí)對應(yīng)的第一光柵的位置，將此位 置作為頻域光學(xué)相干層析系統(tǒng)的色散匹配點(diǎn)；
[0011] 步驟3, W步驟2中所確定的色散匹配點(diǎn)為參考，W 0?0. 5mm為步距間隔再次 線性移動第一光柵，確定第一光柵線性移動范圍內(nèi)各點(diǎn)的群延遲色散值，然后對各點(diǎn)的群 延遲色散值進(jìn)行線性擬合，通過一次線性擬合求出群延遲色散相對于第一光柵位置的變化 率.
[0012] 步驟4,將被測組織放入測量臂，重復(fù)步驟3測量第一光柵線性移動范圍內(nèi)的干設(shè) 信號，信號處理系統(tǒng)分別對測量的干設(shè)信號進(jìn)行去直流和傅里葉變換，得到被測組織的微 觀結(jié)構(gòu)圖；
[0013] 步驟5,提取出每幅微觀結(jié)構(gòu)圖中組織的層狀分界面信號，然后將每幅圖中所有分 界面信號歸一化后再積分，對每個(gè)分界面的積分值進(jìn)行相對第一光柵位置的最小二乘法擬 合，求出每個(gè)分界面擬合曲線最小值對應(yīng)的快速掃描延遲線系統(tǒng)中第一光柵的位置，利用 每層組織上下分界面對應(yīng)的第一光柵位置之差乘W色散變化率即求得每層組織的群延遲 色散值。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為；（1)無需將被測部位作為切片樣本，從 而提高工作效率和減小患者的痛苦；（2)結(jié)合了快速掃描延遲線系統(tǒng)（Rapid Scanning 化tical Delay Line, RSOD)，利用了其能夠線性改變引入色散值的優(yōu)點(diǎn)，分析成像結(jié)果來 計(jì)算每層組織的群延遲色散值，該種方法可W直接測量活體組織色散；（3)能夠應(yīng)用于人 體內(nèi)部的活體組織，如；人體的屯、血管，食道，消化道，膀脫組織等。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明結(jié)合抑0CT測量生物組織群延遲色散的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明結(jié)合抑0CT測量生物組織群延遲色散的裝置中快速掃描延遲線系統(tǒng) 的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 在介紹本發(fā)明的技術(shù)方案之前，先對本發(fā)明的構(gòu)思做一分析如下：
[001引由干設(shè)原理可知