Система обучения ОКТ в спектральной области

1. Принцип обнаружения системы

Оптическая когерентная томография ( ОКТ) — это новая технология томографии, которая постепенно разрабатывалась в 1990-х годах. Она обладает характеристиками высокой скорости, высокого разрешения и высокой чувствительности и позволяет неинвазивно исследовать внутреннюю часть образца. Получение трехмерных изображений. пространственная информация (XYZ) широко используется в офтальмологии, сердечно-сосудистой медицине, дерматологии, промышленных испытаниях и других областях.

Среди них основной принцип системы ОКТ спектральной области (SD-OCT) показан на рисунке 1. Вся система основана на интерферометре Майкельсона. Источник света обычно выбирает широкополосный источник света, а детектор обычно выбирает спектрометр. и высокоскоростная камера с линейным массивом. Луч обнаружения ОКТ выходит из источника света и после прохождения через светоделитель попадает в опорное плечо и плечо образца соответственно. Луч эталонного плеча падает на поверхность зеркала, образует опорный свет и возвращается. Луч плеча образца падает на поверхности образца и возвращает информацию об образце.Два луча светаПосле встречи светоделителя формируется интерференционный сигнал, который принимается камерой спектрометра в качестве детектора и обрабатывается компьютером для последующей обработки сигнала. Для широкополосного источника света (k имеет определенную ширину) каждая спектральная составляющая будет формировать простое гармоническое колебание (интерференционную полосу) косинусоидальной функции, но частота колебаний будет разной тогда и только тогда, когда она находится вблизи положения, где оптическая разность хода равно нулю, каждый. Только интерференционные полосы спектральных компонентов будут конструктивно накладываться друг на друга, и интерференционный сигнал будет быстро затухать по мере увеличения оптической разности путей. Как показано на рисунке 1, разная глубина△ З ₁ ,△ Z2 , _{_}△ После того как полосы интерференционного спектра Z ₃ претерпевают преобразование Фурье в частотной области, можно получить информацию о глубине в пространственной области.

Рис. 1.  Принципиальная схема ОКТ-детектирования спектральной области на основе слабой когерентной интерференции.

        В плоскости XY вводится механизм двумерного пространственного сканирования (например, набор двумерных сканирующих гальванометров XY) для реализации трехмерного ОКТ-изображения. Подобно методу наименования ультразвуковой технологии, как показано на рисунке 2, одно сканирование в направлении глубины Z обычно называется сканированием A (линия A), а несколько линий A в направлении X составляют изображение кадра (B Наконец, несколько B-кадров в направлении Y завершают трехмерное изображение.

Рисунок 2.  Структурное изображение ОКТ всего глаза мыши.

2. Проектирование аппаратного обеспечения системы

Рисунок 3. Принципиальная схема обучения системе ОКТ-визуализации и количественного анализа.

        Как показано на рисунке 3, система обучения ОКТ в спектральной области (HF-OCT-SD840-20) использует в качестве источника света суперлюминесцентный диод (SLD) с центральной длиной волны 840 нм. на два канала света через оптоволоконный соединитель. После входа в плечо для образца свет коллимируется коллиматором в параллельный свет. Параллельный свет проходит через двумерный сканирующий гальванометр и фокусирующую линзу для достижения двумерного сканирования образца. После отражения (или обратного рассеяния) образец, он возвращается на исходный оптический путь; Один путь света попадает в опорное плечо, проходит через коллиматор, линзу и отражатель, а затем возвращается по исходному пути. Свет от плеча образца и эталонного плеча сливается в соединителе, сигналы их интерференционного спектра детектируются спектрометром, и, наконец, изображение восстанавливается компьютером. На рисунке 4 показано трехмерное изображение структуры сетчатки живых мышей с использованием ОКТ спектральной области, а также результаты визуализации капиллярного сплетения и хориоидального кровотока на различной глубине сетчатки с использованием ОКТА.

Рисунок 4. Структура ОКТ сетчатки и ОКТА-визуализация кровотока.

( а ) ОКТ-реконструкция трехмерной структуры сетчатки мыши; (б) псевдоцветная проекция кодирования глубины сетчатки мыши; красный пунктирный прямоугольник показывает трехслойное микрососудистое сплетение сетчатки и хориоидальный кровоток.

3. Тест производительности системы

4. Состав системы

Система обучения ОКТ в спектральной области включает в себя механизм ОКТ, высокопроизводительный компьютер, систему сканирования и набор предустановленного программного обеспечения, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5.  Физическая картина обучающей системы ОКТ.