CN110680281A - 一种为疤痕血管成像的光学无损检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种为疤痕血管成像的光学无损检测系统，包括基于相位分辨多普勒光学相干层析成像系统，利用多普勒方差的计算血液流动引起相位改变，实现对血液流速量化和血管脉络图成像。选择不同种类疤痕的组织进行相位分辨多普勒方差光学相干层析成像技术进行成像获取多普勒信号及相位差，通过多普勒方差计算公式和相位差计算公式进行计算分析，实现对不同的疤痕进行血管血液流速以及血管脉络图成像。在相位分辨多普勒光学相干层析成像系统中，增加图像色差地形图及流速颜色标尺。本发明的优点是：成像方便、对生物组织无损伤。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学无损检测方法，具体为一种为疤痕血管成像的光学无损检测系统。
背景技术
当前的医学上，存在多中皮肤疾病，其中大多数都与皮肤表层中的浅表层血管的血液流速和血管形状有直接关系。例如在皮肤病学中，浅表皮疾病(牛皮癣、湿疹、硬皮病)；畸形(血管瘤、毛细血管扩张)和创伤(烧伤、伤口)等疾病都与血管的血流和血管结构有关系，但是目前临床上医学成像手段都是利用大型成像方式进行(如核磁共振、CT等)，这些成像技术对人体或多或少都会造成电离辐射。本发明思想在于设计一种高时空分辨率、无损伤及实时的检测手段，通过采用相位分辨多普勒光学相干层析成像技术对疤痕表皮下血管内血液流动进行量化，进而对血管内血液流速形成强度信息对比图同时对疤痕下血管进行血管造影成像，具有客观和科学的依据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于相位分辨多普勒光学相干层析成像的疤痕血管血流成像系统。
一种为疤痕血管成像的光学无损检测系统，采用如下技术方案，该系统包括SLD激光器、隔离器、光纤耦合器(90:10)、第一准直器、第一凸透镜、反射镜、衍射光栅、激光扫描振镜系统、光电平衡探测器、扫描透镜、载物台、位数据采集处理系统、第二准直器、第三准直器、第二凸透镜；上述系统装置的具体过程是SLD宽带光源发射出激光光束，经过隔离器、光纤耦合(90:10)后，激光束分成两束激光，分别为参考光和样品光：参考光进入参考臂后，经过准直器准直，在凸透镜聚焦在平面反射镜上，返回的光到达光纤耦合器；样品光进入样品臂，经过第二准直器准直后进入激光振镜系统，经扫描透镜进行探测生物样品组织，背向散射光与参考光在光纤耦合器中产生干涉经过第一准直器由衍射光栅分光后经透镜聚焦到平衡探测器，同时采集干涉信号，由12位数据采集卡进行信号转换，经过PC端对应的相位分辨多普勒方差算法进行量化血液流速和血管脉络图，同时生成血液流速对比图及血管脉络图。
进一步的，本系统主要采用1310nm的宽带光源，带宽为50nm，采用CCD相机作为光电转换装置，在A线扫描速度为5.5KHz时灵敏度为111dB。
所述疤痕的对象为选取皮肤中由不同原因造成的组织创伤进行相位分辨多普勒方差成像，选择不同种类疤痕的组织进行相位分辨多普勒方差光学相干层析成像技术进行成像获取多普勒信号及相位差，通过多普勒方差计算公式和相位差计算公式进行计算分析，实现对不同的疤痕进行血管血液流速以及血管脉络图成像。
进一步的，通过相位分辨多普勒方差方法来从血液流动的复杂数据信息中获得相位信息和振幅信息来量化流速和血管映射，从OCT系统，在干扰信号的傅里叶变换之后将实现复杂数据，相位信息或幅度信息都可用于流量量化和血管映射。使用复杂信号分析的一些方法已经结合了相位和幅度信息，结合相位和幅度，运用多普勒方差方法得到相位分辨多普勒方差算法的具体计算公式为，
式中的F为OCT的复解析信号，M为采样数，包含了相位和振幅的差异。
进一步的，在相位分辨多普勒光学相干层析成像系统中，增加图像色差地形图及流速颜色标尺。
进一步的，扫描振镜为运动磁体电机设计，提供快速响应(±0.2°是400μs)，具有电流阻尼和错误限制器的模拟控制电路；位置传感器输出范围在40到80μA；输入/输出垂直波束偏移量在14.7mm(0.58°)；最大的扫描角度(机械角)为±20°。
本发明的优点在于：本发明作为一种光学无损检测系统，主要是通过相位分辨多普勒光学相干层析成像系统来获取皮肤下层组织的血管分布以及血液流动信息，用于皮肤血管成像的无创技术对于生物医学研究和临床诊断具有重要的指导价值。成像方便、对生物组织无损伤。
附图说明
图1是本发明的光学无损检测方法的系统原理图。
图1所示：SLD激光器(01)、光纤隔离器(02)、90：10光纤耦合器(03)、第一准直器(04)、第一凸透镜(05)、反射镜(06)、衍射光栅(07)、激光扫描振镜系统(08)、光电平衡探测器(09)、扫描透镜(10)、载物台(11)、12位数据采集处理系统(12)、第二准直器(13)、第三准直器(14)、第二凸透镜(15)。
具体实施方式
实施例1
一种为疤痕血管成像的光学无损检测系统，该系统包括SLD激光器(01)、光纤隔离器(02)、光纤耦合器(90:10)(03)、第一准直器(04)、第一凸透镜(05)、反射镜(06)、衍射光栅(07)、激光扫描振镜系统(08)、光电平衡探测器(09)、扫描透镜(10)、载物台(11)、12位数据采集处理系统(12)、第二准直器(13)、第三准直器(14)、第二凸透镜(15)；上述系统装置的具体过程是SLD宽带光源(01)发射出激光光束，经过隔离器(02)、光纤耦合(90:10)(03)后，激光束分成两束激光，分别为参考光和样品光：参考光进入参考臂后，经过准直器准直(04)，在凸透镜(05)聚焦在平面反射镜上，返回的光到达光纤耦合器(03)；样品光进入样品臂，经过第二准直器(14)准直后进入激光振镜系统(08)，经扫描透镜(10)进行探测生物样品组织(11)，背向散射光与参考光在光纤耦合器中产生干涉经过第一准直器(13)由衍射光栅(07)分光后经透镜聚焦到平衡探测器(09)，同时采集干涉信号，由12位数据采集卡进行信号转换(12)，经过PC端对应的相位分辨多普勒方差算法进行量化血液流速和血管脉络图，同时生成血液流速对比图及血管脉络图。
本系统主要采用1310nm的宽带光源，带宽为50nm。
采用CCD相机作为光电转换装置，在A线扫描速度为5.5KHz时灵敏度为111dB。
选择不同种类疤痕的组织进行相位分辨多普勒方差光学相干层析成像技术进行成像获取多普勒信号及相位差，通过多普勒方差计算公式和相位差计算公式进行计算分析，实现对不同的疤痕进行血管血液流速以及血管脉络图成像。
通过相位分辨多普勒方差方法来从血液流动的复杂数据信息中获得相位信息和振幅信息来量化流速和血管映射，通过OCT系统，在干扰信号的傅里叶变换之后将实现复杂数据，相位信息或幅度信息都可用于流量量化和血管映射，使用复杂信号分析的一些方法已经结合了相位和幅度信息，结合相位和幅度，运用多普勒方差方法得到相位分辨多普勒方差算法的具体计算公式为，
式中的F为OCT的复解析信号，M为采样数，包含了相位和振幅的差异。
在相位分辨多普勒光学相干层析成像系统中，增加图像色差地形图及流速颜色标尺。
扫描振镜为运动磁体电机设计，提供快速响应(±0.2°是400μs)，具有电流阻尼和错误限制器的模拟控制电路；位置传感器输出范围在40到80μA；输入/输出垂直波束偏移量在14.7mm(0.58°)；最大的扫描角度(机械角)为±20°。
不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种为疤痕血管成像的光学无损检测系统，其特征在于，该系统包括SLD激光器(01)、光纤隔离器(02)、光纤耦合器(90:10)(03)、第一准直器(04)、第一凸透镜(05)、反射镜(06)、衍射光栅(07)、激光扫描振镜系统(08)、光电平衡探测器(09)、扫描透镜(10)、载物台(11)、12位数据采集处理系统(12)、第二准直器(13)、第三准直器(14)、第二凸透镜(15)；上述系统装置的具体过程是SLD宽带光源(01)发射出激光光束，经过隔离器(02)、光纤耦合(90:10)(03)后，激光束分成两束激光，分别为参考光和样品光：参考光进入参考臂后，经过准直器准直(04)，在凸透镜(05)聚焦在平面反射镜上，返回的光到达光纤耦合器(03)；样品光进入样品臂，经过第二准直器(14)准直后进入激光振镜系统(08)，经扫描透镜(10)进行探测生物样品组织(11)，背向散射光与参考光在光纤耦合器中产生干涉经过第一准直器(13)由衍射光栅(07)分光后经透镜聚焦到平衡探测器(09)，同时采集干涉信号，由12位数据采集卡进行信号转换(12)，经过PC端对应的相位分辨多普勒方差算法进行量化血液流速和血管脉络图，同时生成血液流速对比图及血管脉络图。
2.根据权利要求1所述的一种为疤痕血管成像的光学无损检测系统，其特征在于：本系统主要采用1310nm的宽带光源，带宽为50nm。
3.根据权利要求1所述的一种为疤痕血管成像的光学无损检测系统，其特征在于：采用CCD相机作为光电转换装置，在A线扫描速度为5.5KHz时灵敏度为111dB。
4.根据权利要求1所述的一种为疤痕血管成像的光学无损检测系统，其特征在于：选择不同种类疤痕的组织进行相位分辨多普勒方差光学相干层析成像技术进行成像获取多普勒信号及相位差，通过多普勒方差计算公式和相位差计算公式进行计算分析，实现对不同的疤痕进行血管血液流速以及血管脉络图成像。
5.根据权利要求1所述的一种为疤痕血管成像的光学无损检测系统，其特征在于，通过相位分辨多普勒方差方法来从血液流动的复杂数据信息中获得相位信息和振幅信息来量化流速和血管映射，通过OCT系统，在干扰信号的傅里叶变换之后将实现复杂数据，相位信息或幅度信息都可用于流量量化和血管映射，使用复杂信号分析的一些方法已经结合了相位和幅度信息，结合相位和幅度，运用多普勒方差方法得到相位分辨多普勒方差算法的具体计算公式为，
式中的F为OCT的复解析信号，M为采样数，包含了相位和振幅的差异。
6.根据权利要求1所述的一种为疤痕血管成像的光学无损检测系统，其特征在于：在相位分辨多普勒光学相干层析成像系统中，增加图像色差地形图及流速颜色标尺。
7.根据权利要求1所述的一种为疤痕血管成像的光学无损检测系统，其特征在于：扫描振镜为运动磁体电机设计，提供快速响应(±0.2°是400μs)，具有电流阻尼和错误限制器的模拟控制电路；位置传感器输出范围在40到80μA；输入/输出垂直波束偏移量在14.7mm(0.58°)；最大的扫描角度(机械角)为±20°。
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