CN113080850B - 一种光学干涉断层成像系统扫描范围的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光学干涉断层成像系统扫描范围的测量方法，包括如下步骤：将成像导管的有效扫描成像窗和靶装置置于折射率为n的介质中；将成像导管的有效扫描成像窗置于靶装置的内壁上；光学干涉断层成像系统和成像导管配合使用，成像导管探头沿轴向移动并扫描靶装置的内腔，从而得到目标扫描图像；在目标扫描图像中，测量代表成像导管扫描探头位置的点o与该帧图像中距o最远的点之间的距离L；光学干涉断层成像系统扫描半径R为L×n0/n；n0为光学干涉断层成像系统的匹配折射率。本申请提出一种光学干涉断层成像系统的扫描范围的测量方法，通过一次扫描便可以得到光学干涉断层成像系统的扫描范围，具有测量方法简单、方便快捷的优点。
Description
技术领域
本申请涉及光学干涉断层成像系统技术领域，具体涉及一种光学干涉断层成像系统扫描范围的测量方法。
背景技术
光学相干断层扫描技术(Optical Coherence Tomography，简称OCT)是近年来发展较快的一种最具发展前途的新型层析成像技术，特别是在生物组织活体检测和成像方面具有诱人的应用前景，已尝试在心内科、眼科、牙科和皮肤科的临床诊断中应用，是继X-CT和MRI技术之后的又一大技术突破，近年来已得到了迅速的发展，基于该技术的光学干涉断层成像系统可使人们获得微米量级空间分辨率的超高清影像。光学干涉断层成像系统扫描用的成像导管常常是基于侧向光光纤透镜，与此同时，光学干涉断层成像系统的扫描范围等关键指标的测量成为此技术领域的重要课题。
关于光学干涉断层成像系统的扫描范围，目前也没有统一的测量方法，因此研究一种测量方法简单、准确率高的光学干涉断层成像系统的扫描范围的测量方法是目前该领域亟待解决的问题之一。
发明内容
针对，本申请提出一种光学干涉断层成像系统的扫描范围的测量方法，通过一次扫描便可以得到光学干涉断层成像系统的扫描范围，具有测量方法简单、方便快捷的优点。
本申请提供如下技术方案。
1、一种光学干涉断层成像系统扫描范围的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
将成像导管的有效扫描成像窗和靶装置置于折射率为n的介质中；
将成像导管的有效扫描成像窗置于所述靶装置的内壁上；
光学干涉断层成像系统和成像导管配合使用，所述成像导管探头沿轴向移动并扫描所述靶装置的内腔，从而得到目标扫描图像；
在所述目标扫描图像中，测量代表成像导管扫描探头位置的点o与该帧图像中距o最远的点之间的距离L；
所述光学干涉断层成像系统扫描半径R为L×n0/n；
n0为光学干涉断层成像系统的匹配折射率。
2、根据项1所述的测量方法，其特征在于，当所述靶装置的内腔为沿轴向的径向尺寸逐渐变大或变小时；
将成像导管的有效扫描成像窗置于所述靶装置的内壁上，光学干涉断层成像系统和成像导管配合使用，所述成像导管探头沿轴向扫描所述靶装置的内腔，从而得到多帧扫描图像；
选择最后一帧或第一帧可识别的扫描图像，作为目标扫描图像。
3、根据项1所述的测量方法，其特征在于，当所述靶装置的内腔为沿轴向的径向尺寸一致时，即内腔为等径的柱状结构时，所述靶装置的径向尺寸大于光学干涉断层成像系统理论设计扫描范围。
4、根据项1-3任一项所述的测量方法，其特征在于，所述靶装置的内腔的横截面为三角形、圆形、半圆形、矩形、梯形中的一种。
5、根据项2所述的测量方法，其特征在于，当所述成像导管扫描探头沿轴向从所述靶装置内腔横截面内径小的位置向内径大的位置移动时，所述成像导管扫描探头扫描得到的扫描图像的尺寸也逐渐变大，选择最后一帧可识别的扫描图像为目标扫描图像。
6、根据项2所述的测量方法，其特征在于，当所述成像导管扫描探头沿轴向从所述靶装置内腔横截面内径大的位置向内径小的位置移动时，所述成像导管扫描探头开始扫描得到的扫描图像尺寸较大、不完整，随后扫描得到的扫描图像尺寸逐渐减小、完整，选择第一帧可识别的扫描图像为目标扫描图像。
7、根据项1-3任一项所述的测量方法，其特征在于，当所述靶装置的横截面为半圆时，所述成像导管的有效扫描成像窗放置于所述靶装置内腔的半圆弧的中心或中心附近进行扫描。
8、根据项1所述的测量方法，其特征在于，所述靶装置的内壁的表面为均匀漫反射表面。
9、根据项1-3任一项所述的测量方法，其特征在于，所述光学干涉断层成像系统扫描半径R的误差为-0.05R～+0.05R。
10、一种光学干涉断层成像系统扫描范围的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
将成像导管的有效扫描成像窗和长条状的靶装置置于折射率为n的介质中；所述成像导管探头的移动轨迹与所述长条状的靶装置呈锐角；
光学干涉断层成像系统和成像导管配合使用，所述成像导管探头移动并扫描所述靶装置的外表面，从而得到目标扫描图像；
在所述目标扫描图像中，测量代表成像导管扫描探头位置的点o与该帧图像中距o最远的点之间的距离L；
所述光学干涉断层成像系统扫描半径R为L×n0/n；
n0为光学干涉断层成像系统的匹配折射率。
11、根据项10所述的测量方法，其特征在于，当所述成像导管扫描探头从距离所述靶装置较近点向远离靶装置的方向移动时，所述成像导管扫描探头扫描得到扫描图像，在所述扫描图像中靶装置图像逐渐远离代表成像导管扫描探头位置的点o，选择最后一帧可识别的扫描图像为目标扫描图像。
12、根据项10所述的测量方法，其特征在于，当所述成像导管扫描探头从距离所述靶装置较远点向靠近靶装置的方向移动时，所述成像导管扫描探头开始扫描得到扫描图像，在所述扫描图像中靶装置图像逐渐靠近代表成像导管扫描探头位置的点o，选择第一帧可识别的扫描图像为目标扫描图像。
13、根据项10所述的测量方法，其特征在于，所述靶装置的外表面为均匀漫反射表面。
14、根据项10-13任一项所述的测量方法，其特征在于，所述光学干涉断层成像系统扫描半径R的误差为-0.05R～+0.05R。
本申请提供的光学干涉断层成像系统扫描范围的测量方法，通过一次扫描靶装置，可以得到一帧或多帧扫描图像，选择目标扫描图像，并通过测量目标扫描图像中代表成像导管扫描探头位置的点o与该帧图像中距o最远的点之间的距离L，从而获得扫描图像光学干涉断层成像系统的扫描范围，而且误差仅在-0.05R～+0.05R之间，因此本申请的测量方法具有测量方法简单、方便快捷的优点。
附图说明
附图用于更好地理解本申请，不构成对本申请的不当限定。其中：
图1为本申请提供的靶装置的结构示意图。
图2为本申请提供的成像导管沿靶装置移动过程中获得的扫描图像。
附图标记说明
具体实施方式
以下对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
本申请所用到的靶装置可以分为三种，第一种是靶装置的内腔为等径的柱状结构，例如靶装置的内腔可以为圆柱状、棱柱状、横截面为半圆的柱状等结构。第二种靶装置的内径为变径结构，例如靶装置的内腔可以为圆台状、棱台状、梯形台状、横截面为半圆的台状(即如图1所示)，第三种为长条状的结构，长条状靶装置为长条圆柱状、长条棱柱状、长条圆台状、长条棱台状、长条板状等。
本申请中的径向尺寸不仅可以指圆柱或圆台状结构的半径或直径，也可以指棱柱、棱台以及梯形台的横截面的高或长或宽。
当所述靶装置为第一种时，所述靶装置的径向尺寸需大于光学干涉断层成像系统理论设计扫描范围。具体光学干涉断层成像系统扫描范围的测量方法，包括如下步骤：
步骤一：将成像导管的有效扫描成像窗和靶装置置于折射率为n的介质中；
步骤二：将成像导管的有效扫描成像窗置于所述靶装置的内壁上；
步骤三：光学干涉断层成像系统和成像导管配合使用，成像导管探头移动并扫描所述靶装置的内腔，从而得到目标扫描图像；
步骤四：在所述目标扫描图像中，测量代表成像导管扫描探头位置的点 o与该帧图像中距o最远的点之间的距离L；
步骤五：所述光学干涉断层成像系统扫描半径R为L×n0/n；
n0为光学干涉断层成像系统的匹配折射率。
所述靶装置的内腔的横截面可以为三角形、圆形、半圆形、矩形、梯形中的一种时，所述光学干涉断层成像系统扫描半径R也为L×n0/n。
采用第一种靶装置的测量方法，在成像导管扫描探头扫描靶装置的内腔后，取任意一帧横截面图像就可以计算出光学干涉断层成像系统扫描半径R。
n0为光学干涉断层成像系统的匹配折射率，通常血管内光学干涉断层成像系统的n0＝1.45。
上述测量方法的实施过程可以在空气中、水中、生理盐水、造影剂中或真空中等介质中，因此n为光在空气中、水中、生理盐水、造影剂中或真空中相对应的折射率。
光学干涉断层成像系统在不同介质中，扫描范围不相同。本申请中测量的扫描范围是光学干涉断层成像系统在某应用介质中对应的相对(真空)扫描范围。光学干涉断层成像系统的应用目的是获得高分辨率的影像，轴向(深度)分辨率取决于不同的因素，如光源的中心波长和带宽，且轴向分辨率与成像深度耦合；两者此消彼长，因此在设计光学干涉断层成像系统时，基于其基础装置(如光源、光电探测器等)，系统本身具有一定信噪比的滚降，真空中(n＝1.00)的扫描范围设计值OD(光程)已是该扫描系统的固有属性。根据光程匹配原理，真空中的扫描范围设计值OD(光程)＝出厂应用介质中的扫描范围(与真空中的扫描范围的相对值)乘以匹配折射率n0。实测中，光学干涉断层成像系统中匹配折射率已设置为n0，测试使用介质的折射率却是n，因此换算之后，实测介质中的扫描范围R＝测试值L×n0/n。
采用第一种靶装置的测量方法，扫描方式可以为实时扫描或回撤扫描。
当所述靶装置为第二种，光学干涉断层成像系统扫描范围的测量方法，包括如下步骤：
步骤一：将成像导管的有效扫描成像窗和靶装置置于折射率为n的介质中；
步骤二：将成像导管的有效扫描成像窗置于所述靶装置的内壁上，光学干涉断层成像系统和成像导管配合使用，成像导管探头移动并扫描所述靶装置的内腔，从而得到多帧扫描图像；
步骤三：选择最后一帧或第一帧可识别的扫描图像，作为目标扫描图像；
步骤四：在所述目标扫描图像中，测量代表成像导管扫描探头位置的点 o与该帧图像中距o最远的点之间的距离L；
步骤五：所述光学干涉断层成像系统扫描半径R为L×n0/n；
n0为光学干涉断层成像系统的匹配折射率。
所述靶装置的内腔的横截面为三角形、圆形、半圆形(如图1)、矩形、梯形中的一种时，所述光学干涉断层成像系统扫描半径R也为L×n0/n。
当所述成像导管扫描探头沿轴向从所述靶装置内腔横截面内径小的位置向内径大的位置移动时(即从G点向H点移动，G点为小圆弧的中点，H 点为大圆弧的中点)，所述成像导管扫描得到的扫描图像的尺寸也逐渐变大，选择最后一帧可识别的扫描图像为目标扫描图像，即如图2所示扫描获得靶装置内腔横截面的图像为半圆或圆弧，成像导管首先获得的扫描图像为(a) 类，然后为(b)类，最后为(c)类，选择最后一帧可识别的目标扫描图像((c)类)，那么L＝max{|oA|，|oB|}，即L取oA和oB中的最大值。
当所述成像导管扫描探头沿轴向从所述靶装置内腔横截面内径大的位置向内径小的位置移动时(即从H点向G点移动，G点为小圆弧的中点，H 点为大圆弧的中点)，所述扫描得到的扫描图像尺寸较大、不完整，随后扫描得到的扫描图像尺寸逐渐减小、完整，选择第一帧可识别的扫描图像为目标扫描图像，即如图2所示成像导管扫描探头扫描获得靶装置内腔横截面的图像为圆弧或半圆，成像导管首先获得的扫描图像为(c)类，然后为(b)类，最后为(a)类，选择第一帧可识别的目标扫描图像((c)类)，那么 L＝max{|oA|，|oB|}，即L取oA和oB中的最大值。
在上述两种测量方法中，如果靶装置的横截面为半圆时，所述成像导管优选地放置于所述靶装置内腔的半圆弧的中心或中心附近进行扫描。
所述靶装置的内壁为均匀漫反射面。
所述光学干涉断层成像系统扫描半径R的误差为-0.05R～+0.05R。
采用第二种靶装置的测量方法，扫描方式为回撤扫描。
当所述靶装置为第三种时，所述光学干涉断层成像系统扫描范围的测量方法，包括如下步骤：
步骤一：将成像导管的有效扫描成像窗和长条状的靶装置置于折射率为 n的介质中；所述成像导管探头的移动轨迹与所述长条状的靶装置呈锐角；
步骤二：光学干涉断层成像系统和成像导管配合使用，所述成像导管探头移动并扫描所述靶装置的外表面，从而得到目标扫描图像；
步骤三：在所述目标扫描图像中，测量代表成像导管扫描探头位置的点 o与该帧图像中距o最远的点之间的距离L；
步骤四：所述光学干涉断层成像系统扫描半径R为L×n0/n；
n0为光学干涉断层成像系统的匹配折射率。
所述靶装置可以为钢丝、钨丝、镍钛丝中的一种。
在本申请中，当所述成像导管扫描探头从距离所述靶装置较近点向远离靶装置的方向移动时，所述成像导管扫描探头扫描得到扫描图像，在所述扫描图像中靶装置图像逐渐远离成像导管扫描探头位置的点o，直至扫描图像消失，选择最后一帧可识别的扫描图像为目标扫描图像。
在本申请中，当所述成像导管扫描探头从距离所述靶装置较远点向靠近靶装置的方向移动时，所述成像导管扫描探头开始扫描得到扫描图像，在所述扫描图像中靶装置图像逐渐靠近成像导管扫描探头位置的点o，选择第一帧可识别的扫描图像为目标扫描图像。
采用第三种靶装置的测量方法，扫描方式为回撤扫描。
实施例1
采用如图1所示的靶装置，所述靶装置的内腔的横截面为半圆形，测量所述光学干涉断层成像系统Insight-100，扫描半径设计值R0＝8.00mm(空气中)，将一次性使用血管内成像导管的有效扫描成像窗和靶装置置于空气中 (折射率为n＝1.00)；将一次性使用血管内成像导管Insight-100-1350置于所述靶装置的内壁G点处，成像导管扫描探头以G点为起点，沿GH方向扫描所述靶装置的内腔，从而可得到三类扫描图像(如图2所示)；选择最后一帧扫描图像(如图2(c))作为目标扫描图像，在所述目标扫描图像中，测量oA和oB的长度，oA为5.50mm,oB为5.46mm，那么L＝max{|oA|， |oB|}＝5.50mm。据此，计算在介质空气中，所述光学干涉断层成像系统扫描半径R＝7.98mm，误差＝-0.02mm。
计算过程如下：公式R＝L×n0/n,其中n0＝1.45，n＝1.00(介质空气中折射率)，将测量值L＝5.50mm，代入计算R＝5.50×1.45÷1.00＝7.98(mm)，误差＝7.98-8.00＝-0.02(mm)。
尽管以上结合对本申请的实施方案进行了描述，但本申请并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本申请权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本申请保护之列。
Claims (10)
1.一种光学干涉断层成像系统扫描范围的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
将成像导管的有效扫描成像窗和靶装置置于折射率为n的介质中；
将成像导管的有效扫描成像窗置于所述靶装置的内壁上；
当靶装置的内腔为沿轴向的径向尺寸一致时，即内腔为等径的柱状结构时，所述靶装置的径向尺寸大于光学干涉断层成像系统理论设计扫描范围；
所述光学干涉断层成像系统和成像导管配合使用，所述成像导管探头沿轴向移动并扫描所述靶装置的内腔，取任意一帧图像作为目标扫描图像；或
当靶装置的内腔为沿轴向的径向尺寸逐渐变大或变小时，
将成像导管的有效扫描成像窗置于所述靶装置的内壁上，光学干涉断层成像系统和成像导管配合使用，所述成像导管探头沿轴向扫描所述靶装置的内腔，从而得到多帧扫描图像；
选择最后一帧或第一帧可识别的扫描图像，作为目标扫描图像；
在所述目标扫描图像中，测量代表成像导管扫描探头位置的点o与该帧图像中距o最远的点之间的距离L；
所述光学干涉断层成像系统扫描半径R为L×n0/n；
n0为光学干涉断层成像系统的匹配折射率。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述靶装置的内腔的横截面为三角形、圆形、半圆形、矩形、梯形中的一种。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，当所述成像导管扫描探头沿轴向从所述靶装置内腔横截面内径小的位置向内径大的位置移动时，所述成像导管扫描探头扫描得到的扫描图像的尺寸也逐渐变大，选择最后一帧可识别的扫描图像为目标扫描图像。
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，当所述成像导管扫描探头沿轴向从所述靶装置内腔横截面内径大的位置向内径小的位置移动时，所述成像导管扫描探头开始扫描得到的扫描图像尺寸较大、不完整，随后扫描得到的扫描图像尺寸逐渐减小、完整，选择第一帧可识别的扫描图像为目标扫描图像。
5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，当所述靶装置的横截面为半圆时，所述成像导管的有效扫描成像窗放置于所述靶装置内腔的半圆弧的中心或中心附近进行扫描。
6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述靶装置的内壁的表面为均匀漫反射表面。
7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述光学干涉断层成像系统扫描半径R的误差为-0.05R~+0.05R。
8.一种光学干涉断层成像系统扫描范围的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
将成像导管的有效扫描成像窗和长条状的靶装置置于折射率为n的介质中；所述成像导管探头的移动轨迹与所述长条状的靶装置呈锐角；
光学干涉断层成像系统和成像导管配合使用，所述成像导管探头移动并扫描所述靶装置的外表面，从而得到目标扫描图像；
当成像导管扫描探头从距离所述靶装置较近点向远离靶装置的方向移动时，所述成像导管扫描探头扫描得到多帧扫描图像，在所述扫描图像中靶装置图像逐渐远离代表成像导管扫描探头位置的点o，选择最后一帧可识别的扫描图像为目标扫描图像；或
当成像导管扫描探头从距离所述靶装置较远点向靠近靶装置的方向移动时，所述成像导管扫描探头开始扫描得到多帧扫描图像，在所述扫描图像中靶装置图像逐渐靠近代表成像导管扫描探头位置的点o，选择第一帧可识别的扫描图像为目标扫描图像；
在所述目标扫描图像中，测量代表成像导管扫描探头位置的点o与该帧图像中距o最远的点之间的距离L；
所述光学干涉断层成像系统扫描半径R为L×n0/n；
n0为光学干涉断层成像系统的匹配折射率。
9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述靶装置的外表面为均匀漫反射表面。
10.根据权利要求8或9所述的测量方法，其特征在于，所述光学干涉断层成像系统扫描半径R的误差为-0.05R~+0.05R。
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