谱域OCT系统及内窥探头优化设计

发布时间：2017-09-17 14:31

  本文关键词：谱域OCT系统及内窥探头优化设计

  更多相关文章： 谱域光学相干层析 轨迹误差校正 数据采集与图像重构 内窥探头设计 小型化

【摘要】：谱域光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography)是生物医学方向一种新型的成像技术,具有高分辨率、成像速度快等优点,广泛应用在视网膜、心血管、癌症等医学疾病的预防和检测中。本文简要介绍了光学相干层析技术的发展和应用,基于谱域光学相干层析成像技术的原理和特点,采用光学仿真的方法,分析了分光比对成像对比度的影响、光学组件与成像分辨率的关系,为系统优化提供理论依据。设计并搭建了谱域光学相干层析成像系统,针对横向扫描装置中的振镜扫描轨迹进行了分析,提出了一种针对轨迹误差的优化算法,有效地提升了成像质量。基于LabVIEW平台开发了高速谱域OCT系统软件,软件部分包含了振镜扫描与图像采集卡时序同步、信号的实时采集、干涉信号包络到二维灰度图像的重建等模块,各模块相互独立又有机的组成一个整体。以盖玻片、平面镜为样品进行了系统分辨率、成像范围、探测灵敏度、校正算法等验证实验,实验结果表明光谱信号轴向分辨率提高了一倍,且在大范围扫描情况下,振镜扫描的轨迹误差得到了很好的补偿。同时,针对横向扫描装置中振镜扫描系统不能探测管状或者腔体组织的局限性,本文分析了GRIN透镜的光路传输模型,得到了GRIN透镜和单模光纤间隙的距离与探头工作距离及输出光斑的关系曲线,获得了GRIN透镜的优化设计参数,并利用镀膜分光棱镜实现系统参考臂和样品臂的小型化,制作加工完成了侧向扫描结构的内窥探头。分别针对内窥系统的工作距离和成像分辨率进行了测定,实验结果表明探头的工作距离较长,系统的横向分辨率高。
【关键词】：谱域光学相干层析 轨迹误差校正 数据采集与图像重构 内窥探头设计 小型化
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH776
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 引言13-14
• 1.2 OCT技术概述14-15
• 1.3 SD-OCT技术的发展概况与应用15-19
• 1.3.1 SD-OCT技术简介15-16
• 1.3.2 内窥技术的研究概况16-17
• 1.3.3 SD-OCT的应用17-19
• 1.4 本课题研究的意义及内容19-22
• 1.4.1 课题研究的意义19-20
• 1.4.2 论文内容安排20-22
• 第二章 SD-OCT成像系统的基本理论与仿真22-35
• 2.1 SD-OCT成像系统的理论分析22-24
• 2.1.1 SD-OCT系统的基本原理22-23
• 2.1.2 SD-OCT系统的信号分析23-24
• 2.2 SD-OCT成像系统的性能参数24-28
• 2.2.1 系统的轴向分辨率24-25
• 2.2.2 系统的横向分辨率25-26
• 2.2.3 系统的成像深度26
• 2.2.4 系统的成像速度26-27
• 2.2.5 系统的信噪比与灵敏度27-28
• 2.3 SD-OCT的光学仿真28-34
• 2.3.1 干涉信号的仿真与分析28-32
• 2.3.2 系统透镜组的仿真与分析32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 SD-OCT系统研究与优化设计35-60
• 3.1 SD-OCT的硬件系统设计36-45
• 3.1.1 光源及光纤耦合器36-37
• 3.1.2 横向扫描系统及轨迹误差校正37-41
• 3.1.3 分光系统的设计41-45
• 3.1.4 数据采集模块45
• 3.2 SD-OCT系统的软件设计45-52
• 3.2.1 软件开发流程简介46
• 3.2.2 时序控制模块分析46-49
• 3.2.3 数据存储与图像重构49-52
• 3.3 优化设计后的系统测试与分析52-59
• 3.3.1 横向分辨率测定53-54
• 3.3.2 灵敏度测定54-55
• 3.3.3 光程差测定55-56
• 3.3.4 轴向分辨率测定56-57
• 3.3.5 成像范围和速度测定57-58
• 3.3.6 校正算法验证58-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第四章 侧向扫描内窥探头的优化设计60-73
• 4.1 内窥式SD-OCT系统的分析与优化方案60-62
• 4.2 微型化侧向扫描内窥探头优化设计62-69
• 4.2.1 GRIN透镜原理简介62-64
• 4.2.2 内窥探头结构模型64-65
• 4.2.3 内窥探头光学模型65-67
• 4.2.4 内窥探头参数选择与结构优化67-69
• 4.3 探头测试与分析69-72
• 4.3.1 内窥探头的参考臂光谱响应效率和工作距离测试70-71
• 4.3.2 内窥扫描系统的性能测试71-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第五章 总结与展望73-75
• 5.1 工作总结73-74
• 5.2 研究展望74-75
• 参考文献75-80
• 致谢80-81
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 盛守苗;朱永凯;张雪婷;;基于GRIN透镜的内窥OCT探头设计[J];激光与红外;2015年06期

2 吴秀娟;赵香华;普雄明;康晓静;;体外反射式共聚焦扫描显微镜在结节型基底细胞癌诊断中的应用[J];中国中西医结合皮肤性病学杂志;2015年02期

3 孙延奎;;光学相干层析医学图像处理及其应用[J];光学精密工程;2014年04期

4 ;清华大学物理系薛平教授研究组研制成功新型内窥光学相干成像探头[J];物理与工程;2013年06期

5 Gangjun Liu;Zhongping Chen;;Advances in Doppler OCT[J];Chinese Optics Letters;2013年01期

6 黄良敏;丁志华;吴彤;;非对称光纤悬臂探头的驱动优化研究[J];中国激光;2011年04期

7 陈晓冬;李乔;汪毅;高长磊;郁道银;;GRIN透镜对SDOCT系统中成像质量的影响分析[J];光电子.激光;2009年11期

，

本文编号：869980