CN111568385B

CN111568385B - 光学相干层析设备的诊断检测方法、装置、系统

Info

Publication number: CN111568385B
Application number: CN202010529679.9A
Authority: CN
Inventors: 安其昌; 刘欣悦; 张景旭; 李洪文; 唐境
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2020-06-11
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2022-05-27
Anticipated expiration: 2040-06-11
Also published as: CN111568385A

Abstract

本发明公开了一种光学相干层析设备的诊断检测方法，包括连续采集光学相干层析设备输出的多个干涉条纹数据；各个干涉条纹数据是光学相干层析设备的测量臂的光路上设置分别不同掩膜板时，光学相干层析设备对应生成的条纹数据；根据各个干涉条纹数据，获得待测人体组织的切片图像。本申请中将分别采用不同透光面积的掩模板设置在测量臂和待测人体组织之间的位置，以抑制外界环境对干涉条纹产生的不同强度扰动，光学系统获取信息的能力、提高所获得的人体组织切片检测图像的信噪比。本申请还提供了一种光学相干层析设备的诊断检测装置及系统，具有上述有益效果。

Description

光学相干层析设备的诊断检测方法、装置、系统

技术领域

本发明涉及光学相干层析设备应用技术领域，特别是涉及一种光学相干层析设备的诊断检测方法、装置、系统以及存储介质。

背景技术

手术间计算机辅助快速诊断对于临床实践具有重要的意义。利用光学相干层析技术得到的光学断层图像的组织特征，以确定诊断要识别的目标。光学相干层析技术与常规影像手段相比具有独特优势，其影像效果接近病理，同时具有无创无辐射、活体实时观测、高分辨率(16微米)、组织内深度成像、3D影像数据等优点。

目前常规的光学相干层析技术中，测量臂中的光路不可避免的受外界环境干扰，导致生成的人体皮下组织的切片图像的信噪比降低，导致对患者病灶诊断的难度增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学相干层析设备的诊断检测方法、装置以及系统，减少了外界环境干扰，提高了切片图像的准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光学相干层析设备的诊断检测方法，包括：

连续采集光学相干层析设备输出的多个干涉条纹数据；

其中，各个所述干涉条纹数据是所述光学相干层析设备的测量臂的光路上设置分别不同掩膜板时，所述光学相干层析设备对应生成的条纹数据；

根据各个所述干涉条纹数据，获得待测人体组织的切片图像。

在本申请的一种可选地实施例中，根据各个所述干涉条纹数据，获得待测人体组织的切片图像，包括：

预先根据神经网络训练，获得检测图像和对应的基于不同掩膜板获得的各个干涉条纹数据之间的对应关系；

根据所述对应关系和所述待测人体组织的各个干涉条纹数据，获得所述切片图像。

在本申请的一种可选地实施例中，所述掩膜板包括第一掩膜板、第二掩膜板和第三掩膜板；其中，所述第一掩膜板对光斑的遮光率为15％至25％；所述第二掩膜板对光斑的遮光率为45％至55％；所述第三掩膜板对光斑的遮光率为65％至75％。

在本申请的一种可选地实施例中，所述掩膜板为圆形掩膜板，且每个所述圆形掩膜板上以所述圆形掩膜板的圆心为中心对称分布多个扇形透光通孔。

在本申请的一种可选地实施例中，在连续采集光学相干层析设备输出的多个干涉条纹数据之前，还包括：

采集所述光学相干层析设备在测量臂的光路不设置所述掩膜板时，输出的校正干涉条纹数据；

根据所述校正干涉条纹数据，确定干涉条纹对比度；

根据所述干涉条纹对比度，控制电机驱动所述测量臂相对于所述待测人体组织移动，使得所述测量臂和所述待测人体组织之间的光程发生改变，直到所述光学相干层析设备对应的干涉条纹对比度达到预定对比度。

本申请还提供了一种光学相干层析设备的诊断检测装置，包括：

数据采集模块，用于连续采集光学相干层析设备输出的多个干涉条纹数据；其中，各个所述干涉条纹数据是所述光学相干层析设备的测量臂的光路上设置分别不同掩膜板时，所述光学相干层析设备对应生成的条纹数据；

图像输出模块，用于根据各个所述干涉条纹数据，获得待测人体组织的检测图像；

在本申请的一种可选地实施例中，还包括神经网络模块，用于预先根据神经网络训练，获得检测图像和对应的基于不同掩膜板获得的各个干涉条纹数据之间的对应关系；根据所述对应关系和所述待测人体组织的各个干涉条纹数据，获得所述切片图像。

在本申请的一种可选地实施例中，对比度校正模块，用于在连续采集光学相干层析设备输出的多个干涉条纹数据之前，采集所述光学相干层析设备在测量臂的光路不设置所述掩膜板时，输出的校正干涉条纹数据；根据所述校正干涉条纹数据，确定干涉条纹对比度；根据所述干涉条纹对比度，控制电机驱动所述测量臂相对于所述待测人体组织移动，使得所述测量臂和所述待测人体组织之间的光程发生改变，直到所述光学相干层析设备对应的干涉条纹对比度达到预定对比度。

本申请还提供了一种光学相干层析设备的诊断检测系统，包括：

光学相干层析设备，用于基于迈克尔干涉原理，输出待测人体组织对应的干涉条纹数据；

多个掩膜板，用于分别设置在所述光学相干层析设备的测量臂光路上，改变所述测量臂入射至待测人体组织的光束的透光面积，以便生成不同的所述干涉条纹数；

处理器，用于根据所述干涉条纹数据执行计算机程序，以实现如上任一项所述的光学相干层析设备的诊断检测方法的操作步骤。

在本申请的一种可选地实施例中，还包括用于驱动所述测量臂，改变所述测量臂光路的光程的驱动电机。

本发明所提供的光学相干层析设备的诊断检测方法，包括连续采集光学相干层析设备输出的多个干涉条纹数据；各个干涉条纹数据是光学相干层析设备的测量臂的光路上设置分别不同掩膜板时，光学相干层析设备对应生成的条纹数据；根据各个干涉条纹数据，获得待测人体组织的切片图像。

本申请中在利用光学相干层析设备采集待测人体组织对应的干涉条纹数据时，将掩模板设置在测量臂和待测人体组织之间的位置，进而对测量臂入射到人体组织内的光束的透光面积进行调节，以抑制外界环境对干涉条纹产生的扰动，并且还分别采用不同透光面积的掩模板分别采集多组干涉条纹数据，以抑制外界不同强度的扰动，光学系统获取信息的能力、提高所获得的人体组织切片检测图像的信噪比。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的光学相干层析设备的诊断检测方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的相干层析设备的结构示意图；

图3a～图3c为本发明实施例提供的三种不同掩膜板的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的光学相干层析设备的诊断检测装置的结构框图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种基于光学相干层析设备采集获得人体组织切片图像的技术方案，以解决现有技术中，因为外界干扰导致切片图像精准度低的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3c所示，图1为本申请实施例提供的光学相干层析设备的诊断检测方法的流程示意图，图2为本申请实施例提供的光学相干层析设备的结构示意图，图3a为图3c为本申请实施例提供的三种不同掩膜板的结构示意图，该诊断检测方法可以包括：

S11：将掩模板设置在光学相干层析设备的测量臂和待测人体组织之间。

具体地，如图2所示，光学相干层析设备通过其测量臂1向待测人体组织发出激光光束，并接收由待测人体组织4反射回来的光束。在测量臂1和待测人体组织4之间设置掩模板，可以通过掩模板3的透光孔径31的大小控制透光面积，进而改变入射至待测人体组织4的光斑的大小。

在光学相干层析设备采集干涉条纹数据时，入射到待测人体组织4的光斑直径大小D和湍流尺度r0(病灶尺寸)的比值是一个十分重要的物理量，决定了单次探测时，所获得干涉条纹信号的信噪比；一般情况下D>>r0，因此，光学相干层析设备获得信息的能力并没有充分发挥。采用掩模板3掩蔽透光孔径大小，降低D/r0，可以提高探测精度。

S12：采集光学相干层析设备输出的干涉条纹数据。

S13：判断在各个掩模板调制下对应的干涉条纹数据是否都采集完毕，如果是，则进入S4，如果否，则进入S5。

S14：根据各个干涉条纹数据进行处理，获得待测人体组织的切片图像。

S15：选取新的掩模板，进入S11。

具体地，因为激光光斑一般为圆形光斑，因此本实施例中的掩模板3可以采用圆形掩模板。如图3a～3c所示，每个掩模板3上的透光通孔31可以是以掩模板3的圆心为中心对称分布的扇形透光通孔，中间区域遮光面积越大，低频影响越小。

以三个掩模板为例，第一掩膜板对光斑的遮光率为15％至25％；第二掩膜板对光斑的遮光率为45％至55％；第三掩膜板对光斑的遮光率为65％至75％。具体来说，掩蔽板3数个让光线可穿透的透光通孔31，这时的光学相干层析设备结合了迈克尔逊和斐索式干涉仪，各个透光通孔31之间的光束在干涉后，再与参考臂2反射的光束进行干涉，最终输出干涉条纹数据。对于中间遮挡越大的掩模板3而言，其对应的干涉条纹数据中低频影响越小。

本申请中在利用光学相干层析设备采集待测人体组织对应的干涉条纹数据时，采用不同的掩模板设置在测量臂的光路上从而对入射到待测人体组织的光斑大小进行调制，在很大程度上抑制外界环境对干涉条纹产生的扰动进行抑制，提高光学相干层析设备采集干涉条纹数据的能力，提高所获得的人体组织切片检测图像的信噪比。

如前所述，在采集到各个掩模板3对应的干涉条纹数据之后，需要根据干涉条纹数据分析获得切片图像。但是直接对干涉条纹数据进行分析的过程往往相对复杂，无形中增大了实际测量应用过程中处理器的运算压力。因此在本申请的一种可选地实施例中，根据干涉条纹数据，获得人体组织的切片图像具体可以包括：

根据对应关系和待测人体组织的各个干涉条纹数据，获得切片图像。

具体地，在实际应用过程中，先将采集多个人体组织在每个掩模板3的挡光作用下对应的干涉条纹数据，同时获得该人体组织的切片图像，由此获得干涉条纹数据和对应的切片图像的训练样本，基于该训练样本进行神经网络训练，最终获得干涉条纹数据和对应的切片图像之间的对应关系。那么在实际应用过程中，直接应用该对应关系和测得的干涉条纹数据，即可获得相应的切片图像，从而在很大程度上降低了根据干涉条纹数据获得切片图像的难度。

基于上述实施例，考虑到光学相干层析设备进行人体组织切片图像检测时，因温度变化、振动与弯折等环境因素会对干涉臂的干涉条纹产生干扰。为了产生稳定的干涉条纹，需要使用延迟线补偿温度变化、振动与弯折等因素所造成测量臂光程变化，进而导致对应的干涉条纹对比度降低，因此，在本申请的另一可选的实施例中，还可以进一步地包括：

在采集光学相干层析设备在各个掩模板的挡光作用下输出的多个干涉条纹数据之前，还包括：

S21：采集光学相干层析设备在测量臂的光路不设置掩膜板时，输出的校正干涉条纹数据。

S22：根据校正干涉条纹数据，确定干涉条纹对比度。

S23:根据干涉条纹对比度，控制电机驱动所述测量臂相对于待测人体组织移动；

具体地，可以将测量臂和电机驱动器相连接，驱动测量臂相对于待测人体组织移动，那么人体组织和待测臂之间的光路即可发生改变，进而改变测量臂中光束的光程，也即改变干涉光束的光程差，进而实现对干涉条纹对比度的调节。

S24：再次采集光学相干层析设备输出的当前干涉条纹数据，并根据干涉条纹数据，获得对应的当前干涉条纹对比度；

S25：判断当前干涉条纹对比度是否达到预设对比度，若是，则进行采集光学相干层析设备在各个掩模板的挡光作用下输出的多个干涉条纹数据的步骤，若否，则进入S23。

本实施例中在采集待测人体组织的干涉条纹数据之前，先通过驱动电机测量臂移动，并基于光学相干层析设备输出的干涉条纹数据对干涉条纹对比度进行调整，从而保证了后续实际应用过程中采集的干涉条纹的对比度，进而保证获得切片图像的准确度。

下面对本发明实施例提供的光学相干层析设备的诊断检测装置进行介绍，下文描述的光学相干层析设备的诊断检测装置与上文描述的光学相干层析设备的诊断检测方法可相互对应参照。

图4为本发明实施例提供的光学相干层析设备的诊断检测装置的结构框图，参照图4的光学相干层析设备的诊断检测装置可以包括：

数据采集模块100，用于连续采集光学相干层析设备输出的多个干涉条纹数据；其中，各个所述干涉条纹数据是所述光学相干层析设备的测量臂的光路上设置分别不同掩膜板时，所述光学相干层析设备对应生成的条纹数据。

图像输出模块200，用于根据各个所述干涉条纹数据，获得待测人体组织的检测图像。

在本申请的一种可选地实施例中，还包括对比度校正模块，用于在连续采集光学相干层析设备输出的多个干涉条纹数据之前，采集所述光学相干层析设备在测量臂的光路不设置所述掩膜板时，输出的校正干涉条纹数据；根据所述校正干涉条纹数据，确定干涉条纹对比度；根据所述干涉条纹对比度，控制电机驱动所述测量臂相对于所述待测人体组织移动，使得所述测量臂和所述待测人体组织之间的光程发生改变，直到所述光学相干层析设备对应的干涉条纹对比度达到预定对比度。

本实施例的光学相干层析设备的诊断检测装置用于实现前述的光学相干层析设备的诊断检测方法，因此光学相干层析设备的诊断检测装置中的具体实施方式可见前文中的光学相干层析设备的诊断检测方法的实施例部分，在此不再赘述。

本申请还提供了一种光学相干层析设备的诊断检测系统的实施例，该系统可以包括：

处理器，用于根据所述干涉条纹数据执行计算机程序，以实现如上任意实施例所述的光学相干层析设备的诊断检测方法的操作步骤。

本实施例中在通过光学相干层析设备生成经人体反射的光束的干涉条纹数据时，在测量臂处设置不同的掩模板，从而在一定程度上避免外界不同因素的扰动，进而在很大程度上降低了干涉条纹数据的信噪比，提高人体切片图像的准确度。

在本申请的一种可选地实施例中，还包括用于驱动测量臂，改变所述测量臂光路的光程的驱动电机。

本实施例中还设置驱动电机，驱动电机根据光学相干层析设备输出的干涉条纹对比度对测量臂的位置进行调控，使得干涉条纹对比度可以到达最好的效果，从而使得干涉条纹更为清晰，提高基于干涉条纹获得的切片图像的准确度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种光学相干层析设备的诊断检测方法，其特征在于，包括：

连续采集光学相干层析设备输出的多个干涉条纹数据；

其中，各个所述干涉条纹数据是所述光学相干层析设备的测量臂的光路上分别设置不同掩膜板时，所述光学相干层析设备对应生成的条纹数据；且不同掩膜板对所述测量臂输出的光线的透光面积大小不同；

根据各个所述干涉条纹数据，获得待测人体组织的切片图像；

所述掩膜板为圆形掩膜板，且每个所述圆形掩膜板上以所述圆形掩膜板的圆心为中心对称分布多个扇形透光通孔；

根据各个所述干涉条纹数据，获得待测人体组织的切片图像，包括：

预先根据神经网络训练，获得切片图像和对应的基于不同掩膜板获得的各个干涉条纹数据之间的对应关系；

根据所述对应关系和所述待测人体组织的各个所述干涉条纹数据，获得所述切片图像。

2.如权利要求1所述的光学相干层析设备的诊断检测方法，其特征在于，所述掩膜板包括第一掩膜板、第二掩膜板和第三掩膜板；其中，所述第一掩膜板对光斑的遮光率为15%至25%；所述第二掩膜板对光斑的遮光率为45%至55%；所述第三掩膜板对光斑的遮光率为65%至75%。

3.如权利要求1至2任一项所述的光学相干层析设备的诊断检测方法，其特征在于，在连续采集光学相干层析设备输出的多个干涉条纹数据之前，还包括：

根据所述校正干涉条纹数据，确定干涉条纹对比度；

4.一种光学相干层析设备的诊断检测装置，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于连续采集光学相干层析设备输出的多个干涉条纹数据；其中，各个所述干涉条纹数据是所述光学相干层析设备的测量臂的光路上分别设置不同掩膜板时，所述光学相干层析设备对应生成的条纹数据；所述掩膜板为圆形掩膜板，且每个所述圆形掩膜板上以所述圆形掩膜板的圆心为中心对称分布多个扇形透光通孔；且不同掩膜板对所述测量臂输出的光线的透光面积大小不同；

图像输出模块，用于根据各个所述干涉条纹数据，获得待测人体组织的切片图像；

还包括神经网络模块，用于预先根据神经网络训练，获得切片图像和对应的基于不同掩膜板获得的各个干涉条纹数据之间的对应关系；根据所述对应关系和所述待测人体组织的各个干涉条纹数据，获得所述切片图像。

5.如权利要求4所述的光学相干层析设备的诊断检测装置，其特征在于，还包括对比度校正模块，用于在连续采集光学相干层析设备输出的多个干涉条纹数据之前，采集所述光学相干层析设备在测量臂的光路不设置所述掩膜板时，输出的校正干涉条纹数据；根据所述校正干涉条纹数据，确定干涉条纹对比度；根据所述干涉条纹对比度，控制电机驱动所述测量臂相对于所述待测人体组织移动，使得所述测量臂和所述待测人体组织之间的光程发生改变，直到所述光学相干层析设备对应的干涉条纹对比度达到预定对比度。

6.一种光学相干层析设备的诊断检测系统，其特征在于，包括：

处理器，用于根据所述干涉条纹数据执行计算机程序，以实现如权利要求1至3任一项所述的光学相干层析设备的诊断检测方法的操作步骤。

7.如权利要求6所述的光学相干层析设备的诊断检测系统，其特征在于，还包括用于驱动所述测量臂，改变所述测量臂光路的光程的驱动电机。