构信息;C表示去除 共辆项后的空间结构信息;D表示复数值的干设光谱;E表示空间频率域的全空间横向扫描 调制谱;Fl至化分别表示分割得到的调制子光谱;Gl至Gn分别表示Z域空间结构信号;Hl至 化分别表示光学造影子图；I表示光学造影图；
[0039] 图5中：1、低相干宽带光源;2、光环行器;3、光纤禪合器;4、参考臂偏振控制器件； 5、参考臂准直透镜;6、参考臂聚焦透镜;7、平面反射镜;8、样品臂偏振控制器件;9、样品臂 准直透镜；10、正交扫描振镜；11、样品臂聚焦物镜；12、待测样品；13、准直透镜；14、闪耀光 栅;15、傅里叶透镜;16、线阵CMOS相机;17、信号处理模块。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图和实施例子对本发明作进一步的说明。
[0041 ]图1、图2和图3所示为本发明的横向调制原理示意图。下面对图1、图2和图3中的示 意图作详细说明。
[0042] 1)通常在OCT系统的样品臂中，为获得较高的横向成像分辨率，要求照射到物镜上 的光束直径尺寸尽量大。因此，在图1中，当一定宽度的准直光束照射到样品臂扫描振镜的 转轴中屯、时，光束距离转轴中屯、存在一定的偏移量8。而偏移量S会引入样品臂光程的调制， 导致在空间频率域的横向扫描调制(如图2)，其调制频率fm与偏移量S成线性函数关系：
[0044]其中，k表示光源的中屯、波数，CO表示扫描振镜的角速度。因此，在全空间的横向扫 描调制谱中，不同的调制频率对应着不同入射角度的探测光。
[004引2)在OCT成像中，对应于一次横向扫描得到的干设光谱为实数值信号。由于直接对 光谱实数信号沿横向快扫方向作傅里叶变换，所得到的空间频率分布会产生正负频率的混 叠(如图3)，因此需要重构出复数值的OCT干设光谱。
[0046] 图4所示为本发明的方法的具体实现流程图。下面对图4中的过程进行详细说明：
[0047] 1)在OCT成像中，对应于一次横向扫描得到的是干设光谱实数信号（即方框A)。为 了重构出复数值的光谱信号，对实数谱沿着波数k方向进行傅里叶变换，得到深度Z域的空 间结构信息（即方框B)。通常在谱域OCT中，一半的Z空间对应约3mm的成像范围，能够满足绝 大多数的应用要求，于是将待测样品完全置于零光程差的一边，W分辨复共辆镜像。通过去 除Z域中的共辆项，得到新的Z域空间结构信息（即方框C)。而后沿着k方向进行傅里叶逆变 换，最终得到复数值的光谱信号/v-..tK即方框D)。对该复数谱沿X方向进行傅立叶变换，在 空间频率域获得全空间的横向扫描调制谱(即方框E)。
[0048] 2)对得到的横向调制谱进行分割，可获得入射角度分辨的相互独立的OCT干设子 光谱（即方框Fl至化）。分割得到的子光谱个数n及子光谱间的重叠视最终的图像效果而定： 分割的个数越多会导致横向分辨率减小得越多，此外还增加了处理算法的复杂度;子光谱 间相互重叠的部分越大，会导致子光谱相互之间的独立性下降，影响编码不同入射角度的 探测光。
[0049] 3)对获得的入射角度分辨的相互独立的子光谱（即方框Fl至化），分别沿着X方向 进行傅里叶逆变换，再沿着k方向进行傅里叶变换，得到Z域的空间结构信息（即方框Gl至 Gn)。利用目前的光学微血管造影技术，如幅值差分法、互相关法等，分别产生相对应的独立 的造影子图（即方框Hl和化）。对运些空间角度分辨的造影子图进行复合平均，得到新的微 血管造影图（即方框I )，其血流对比度得到了提高。
[0050] 传统的多普勒频移测流速法只能测量与探测光束方向平行的速度分量。要测量血 流的绝对速度，还需测得探测光束方向与血流方向的夹角（即多普勒角）。基于全空间调制 谱分割，能够分辨不同入射角度的探测光束。对分割得到的调制子光谱（即方框Fl至化），利 用多普勒血流速度计算方法，可W获得不同入射角度探测方向的流速分量，根据几何关系 可确定绝对的血流速度值。
[0051] 图5所示为本发明的成像系统示意图。下面对图5进行详细说明。
[0052] 基于全空间调制谱分割角度复合的微血管造影系统，包括低相干宽带光源1、光环 行器2、光纤禪合器3、参考臂、样品臂、光谱仪和信号处理模块17;其中参考臂包括参考臂偏 振控制器件4、参考臂准直透镜5、参考臂聚焦透镜6和平面反射镜7;样品臂包括样品臂偏振 控制器8、样品臂准直透镜9、正交扫描振镜10和样品臂聚焦物镜11;光谱仪包括光谱仪准直 透镜13、闪耀光栅14、傅里叶透镜15和线阵CMOS相机；
[0053] 其特征在于：低相干宽带光源1经过光环行器2与光纤禪合器3-侧的输入端相连 接;光纤禪合器3另一侧的其中一个输出端口经过参考臂偏振控制器件4与参考臂准直透镜 5相连接;参考臂聚焦透镜6的光轴与参考臂准直透镜5的光轴重合，平面反射镜7置于参考 臂聚焦透镜6的焦平面处;光纤禪合器3另一侧的另外一个输出端口，经过样品臂偏振控制 器8与样品臂准直透镜9相连接;正交扫描振镜10的第一扫描镜转轴中屯、位于样品臂准直透 镜9的光轴上，第二扫描镜转轴中屯、位于样品臂聚焦物镜11的光轴上，待测样品12置于样品 臂聚焦物镜11的焦平面处;光环行器2的另一个输出端口与光谱仪准直透镜13相连接，闪耀 光栅14根据分光原理放置在光谱仪准直透镜13的出射光路上，傅里叶透镜15置于闪耀光栅 14的出射光路上，线阵CMOS相机16的采光面与傅里叶透镜15的后焦平面重合;线阵CMOS相 机16后面接信号处理模块17;
[0054] 低相干宽带光源1发出的光经过光环行器2后入射到光纤禪合器3,出射光分成两 部分，一部分进入参考臂，经准直聚焦后照射到平面反射镜7;另一部分进入样品臂，经过准 直聚焦后照射到待测样品12上;样品臂的正交扫描振镜10实现样品臂光束对待测样品12的 =维扫描;参考臂反射镜7反射回的光与待测样品12背向散射回的光在光纤禪合器3处发生 干设，出射的干设光经过光谱仪后由信号处理模块17采集处理。
【主权项】
1. 基于全空间调制谱分割角度复合的微血管造影方法，其特征在于，该方法具体包括 以下步骤： 1) 通过在OCT深度(Z)域去除共辄镜像，重构复数值的干涉光谱，在空间频率域得到全 空间的横向扫描调制谱； 2) 利用空间频率域的横向扫描调制谱编码不同入射角度的探测光，通过分割调制谱获 得入射角度分辨的相互独立的OCT干涉子光谱； 3) 结合2)中的调制谱分割技术与光学微血管造影技术，得到基于横向扫描调制谱分割 的多个角度分辨的独立的血管造影子图； 4) 结合1)中的全空间调制谱和2)中的调制谱分割技术和与光学微血管造影技术，获得 基于全空间横向扫描调制谱分割的多个角度分辨的独立的血管造影子图； 5) 对3)或4)中得到的血管造影子图进行平均，得到多个空间角度复合的血管造影图。2. 基于全空间调制谱分割角度复合的微血管造影方法，其特征在于:根据2)中的调制 谱分割技术，实现基于横向扫描调制谱分割的多个角度分辨的血流绝对流速测量。3. 基于全空间调制谱分割角度复合的微血管造影方法，其特征在于:根据1)中的全空 间调制谱和2)中的调制谱分割技术，实现基于全空间横向扫描调制谱分割的多个角度分辨 的血流绝对流速测量。4. 基于全空间调制谱分割角度复合的微血管造影系统，包括低相干宽带光源、光环行 器、光纤耦合器、参考臂、样品臂、光谱仪和信号处理模块;其中参考臂包括参考臂偏振控制 器件、参考臂准直透镜、参考臂聚焦透镜和平面反射镜;样品臂包括样品臂偏振控制器、样 品臂准直透镜、正交扫描振镜和样品臂聚焦物镜;光谱仪包括光谱仪准直透镜、闪耀光栅、 傅里叶透镜和线阵CMOS相机； 其特征在于:低相干宽带光源经过光环行器与光纤耦合器一侧的输入端相连接;光纤 耦合器另一侧的其中一个输出端口经过参考臂偏振控制器件与参考臂准直透镜相连接;参 考臂聚焦透镜的光轴与参考臂准直透镜的光轴重合，平面反射镜置于参考臂聚焦透镜的焦 平面处;光纤耦合器另一侧的另外一个输出端口，经过样品臂偏振控制器与样品臂准直透 镜相连接;正交扫描振镜的第一扫描镜转轴中心位于样品臂准直透镜的光轴上，第二扫描 镜转轴中心位于样品臂聚焦物镜的光轴上，待测样品置于样品臂聚焦物镜的焦平面处;光 环行器的另一个输出端口与光谱仪准直透镜相连接，闪耀光栅根据分光原理放置在光谱仪 准直透镜的出射光路上，傅里叶透镜置于闪耀光栅的出射光路上，线阵CMOS相机的采光面 与傅里叶透镜的后焦平面重合;线阵CMOS相机后面接信号处理模块； 低相干宽带光源发出的光经过光环行器后入射到光纤親合器，出射光分成两部分，一 部分进入参考臂，经准直聚焦后照射到平面反射镜;另一部分进入样品臂，经过准直聚焦后 照射到待测样品上;样品臂的正交扫描振镜实现样品臂光束对待测样品的三维扫描;参考 臂反射镜反射回的光与待测样品背向散射回的光在光纤耦合器处发生干涉，出射的干涉光 经过光谱仪后由信号处理模块采集处理。
【专利摘要】本发明公开了一种基于全空间调制谱分割角度复合的微血管造影方法与系统。结合光学相干层析技术的三维空间分辨能力和动态散射技术的运动识别能力，实现无标记的三维光学微血管造影。利用空间频率域的横向扫描调制谱编码不同入射角度的探测光，通过分割调制谱获得入射角度分辨的相互独立的血管造影子图，实现多个空间角度复合的微血管造影图。通过在深度(z)域去除共轭镜像，重构复数值的OCT干涉光谱，在空间频率域得到全空间的调制谱，避免调制谱共轭镜像的干扰。本发明中的空间角度复合技术可以增强血管造影的对比度；空间频率域的全空间技术提供最大化的调制谱带宽和对比度增强效果；多个角度分辨的探测技术可以实现血流绝对流速的测量。
【IPC分类】A61B5/00
【公开号】CN105559756
【申请号】CN201610080511
【发明人】李鹏, 李培, 程宇轩, 周丽萍, 丁志华
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年2月5日