一種去除多普勒oct裝置中背景多普勒的方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公布了一種去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的方法，包括：多普勒OCT裝置自動掃描樣品，得到樣品的多普勒圖像；若所述多普勒圖像中沒有出現背景多普勒，則結束對所述多普勒OCT裝置的校正；若所述多普勒圖像中出現背景多普勒，通過校正所述裝置中電機與掃描單元，使所述電機與掃描單元同步，去除所述背景多普勒；其中，所述同步是指所述電機和所述掃描單元的起始位置和角速度相同。本發明還公布了一種自動調節去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的系統，包括：背景多普勒檢測單元和背景多普勒去除單元。通過本發明公布的方法和系統，可以去除多普勒OCT裝置中因為電機和掃描單元不同步運轉所造成的背景多普勒。
【專利說明】
一種去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的方法及系統
技術領域
[0001]本發明屬于OCT技術領域，尤其涉及到通過自動調節去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的方法及系統。
【背景技術】
[0002]許多視網膜疾病與非正常的眼部血液流量有關，例如，糖尿病引起的視網膜病變、視網膜靜脈阻塞以及與年紀有關的黃斑退化。在青光眼病研究中，視網膜供血不足被認為是青光眼病發生和發展的一個可能原因。因此，對視網膜血液流量進行測量對于視網膜疾病的臨床診斷、治療和研究具有重要意義。
[0003]光學相干層析成像技術(Optical Coherence Tomography，OCT)是一種非侵入的探測技術。OCT技術現已被廣泛應用于生物組織的活體截面結構成像。通過測量與深度有關的散射光，OCT可以提供高分辨，高靈敏度的組織結構。同時，OCT技術也可以探測散射光的多普勒頻移，以獲得流體和樣品的運動信息，因而適合用于測量視網膜內的血液流量。
[0004]在測量過程中，避免不了額外引入的背景多普勒。背景多普勒不僅包括由于物體輕微移動(例如，人眼的輕微晃動)而帶來的低頻背景多普勒，還包括由于探測光的主光軸沒有入射到掃描單元的轉動軸上帶來的高頻背景多普勒。若對背景多普勒數據不做處理，將會直接影響到最終的測量結果。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種自動調節去除多普勒OCT裝置的背景多普勒的方法及系統，其目的在于:通過自動校正多普勒OCT裝置中的電機的起始位置和角速度，使電機與掃描單元保持同步，消除多普勒OCT裝置中存在的背景多普勒。
[0006]本發明公布的一種去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的方法，包括:
[0007]步驟S1:多普勒OCT裝置自動掃描樣品，得到樣品的多普勒圖像；
[0008]步驟S2:若所述多普勒圖像中沒有出現背景多普勒，則結束對所述多普勒OCT裝置的校正;若所述多普勒圖像中出現背景多普勒，通過校正所述多普勒OCT裝置中的電機與掃描單元，使所述電機與所述掃描單元同步，去除所述背景多普勒；
[0009]其中，所述同步是指所述電機和所述掃描單元的起始位置和角速度相同。
[0010]進一步地，若所述多普勒圖像中出現背景多普勒，通過校正多普勒OCT裝置中的電機與掃描單元，使所述電機與所述掃描單元同步，去除所述背景多普勒，具體包括如下步驟:
[0011 ]步驟S21:檢測所述背景多普勒是否均勻；
[0012]步驟S22:若所述背景多普勒均勻，則執行步驟S23;若所述背景多普勒不均勻，則改變電機的角速度，使所述背景多普勒變均勻后，執行步驟S23;
[0013]步驟S23:若所述背景多普勒為正值，則減小電機的起始角度，直至所述背景多普勒消失;若所述背景多普勒為負值，則增大電機的起始角度，直至所述背景多普勒消失。
[0014]進一步地:所述背景多普勒均勻是由所述電機和所述掃描單元具有相同角速度，但處于不同的起始位置造成的；其中，所述相同角速度，是指經調節后所述電機的某一速度剛好使得所述背景多普勒均勻時，所述電機與所述掃描單元的匹配速度。
[0015]進一步地:所述背景多普勒不均勻是由所述電機和所述掃描單元具有不同的角速度造成的。
[0016]本發明還公布了一種去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的系統，包括背景多普勒檢測單元和背景多普勒去除單元；
[0017]所述背景多普勒檢測單元，用于檢測多普勒OCT裝置掃描樣品時得到的多普勒圖像中是否有背景多普勒；
[0018]所述背景多普勒去除單元，用于:校正所述多普勒OCT裝置中電機和掃描單元，使所述電機和所述掃描單元同步，去除多普勒圖像中的背景多普勒；
[0019]其中，所述電機和所述掃描單元同步，是指所述電機和所述掃描單元的起始位置和角速度相同。
[0020]進一步地，校正所述多普勒OCT裝置中的電機和掃描單元并使其同步，具體步驟為:
[0021]S21:檢測所述背景多普勒是否均勻；
[0022]S22:若所述背景多普勒均勻，則執行步驟S23;若所述背景多普勒不均勻，改變電機的角速度，使所述背景多普勒變均勻，再執行步驟S23;
[0023]S23:若所述背景多普勒為正值，則減小電機的起始角度，直至所述背景多普勒消失;若所述背景多普勒為負值，則增大電機的起始角度，直至所述背景多普勒消失。
[0024]進一步地，所述掃描單元為X方向掃描單元和Y方向掃描單元的組合。
[0025]進一步地:所述X方向掃描單元和Y方向掃描單元均為振鏡。
[0026]本發明的技術效果:當多普勒OCT裝置檢測樣品，得到的多普勒圖像中如果沒有背景多普勒，就結束對電機和掃描單元的校正;如果多普勒圖像中出現背景多普勒時，首先判斷該背景多普勒是否均勻;若背景多普勒不均勻，改變多普勒OCT裝置中電機的旋轉速度，使背景多普勒變均勻；當背景多普勒變均勻后，接著檢測背景多普勒是正值或者負值，如果是正值，則減小電機的起始角度，直至背景多普勒消失；如果是負值，則增大電機的起始角度，直至背景多普勒消失。通過此方法和系統，可以消除多普勒OCT裝置中因為電機和掃描單元不同步導致的檢測樣品時得到的多普勒圖像中出現的背景多普勒，這樣多普勒OCT裝置在正式用于檢測人眼前，系統中存在的背景多普勒已經被去除。
【附圖說明】
[0027]圖1為OCT裝置的總的光路示意圖；
[0028]圖2為圖1中樣品臂模塊500的詳圖，此時，樣品臂模塊500和圖1中的其它光學部件組合，形成多普勒OCT裝置。
[0029]圖3表示:多普勒OCT裝置中的樣品臂模塊500里，在旋轉反射鏡503處于第一轉動角Ml時，探測光以第一方向矢量SI掃描血管B;處于第二轉動角M2時，探測光以第二方向矢量S2掃描血管B同一斷面位置的示意圖；
[0030]圖4表示多普勒圖像中不存在背景多普勒；
[0031]圖5表示多普勒圖像中出現的逐步增強的背景多普勒的示意圖；
[0032]圖6表示多普勒圖像中出現的均勻的背景多普勒。
[0033]圖7為消除多普勒OCT裝置里的背景多普勒的流程圖；
[0034]圖8為圖7的流程的展開圖；
[0035]圖9為圖2中X方向掃描單元505、Y方向掃描單元506和電機502同步旋轉的示意圖。
【具體實施方式】
[0036]為了使本發明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0037]參考圖1，圖1為OCT裝置的總體光路示意圖，包括:光源100、分光模塊200、參考臂模塊300、準直鏡400、樣品臂模塊500、探測模塊600和計算機700。光源100發出的光束傳遞至分光模塊200，分光模塊200將接收到的光束分成兩束并分別提供給參考臂模塊300及樣品臂模塊500。其中一束光傳遞至參考臂模塊300，參考臂模塊300將接收到的光傳遞回分光模塊200內以形成參考光；另一束光為探測光，探測光經準直鏡400準直后，然后由樣品臂模塊500入射進眼睛800，經眼睛800內的血管散射后攜帶血液信息返回，返回至分光模塊200。信號光與參考光發生干涉后產生干涉光，探測模塊600接收干涉光信號并將干涉光信號傳輸至計算機700，經計算機700處理后得到眼睛800的OCT信號。
[0038]請繼續參考圖2，對于樣品臂模塊500，其中包含的光學元件因整個OCT裝置的檢測目的不同而不同，在本專利申請中，為了實現多普勒測人眼中血管的血液流速的目的，樣品臂模塊500包括:透鏡501、電機502、可旋轉反射鏡503、中繼透鏡504、Χ方向掃描單元505、Y方向掃描單元506、中繼透鏡507、二向色鏡508及眼底鏡509。透鏡501將經過準直鏡400準直后的探測光會聚至可旋轉反射鏡503。電機502帶動可旋轉反射鏡503旋轉，當可旋轉反射鏡503處于第一轉動角Ml，此時可旋轉反射鏡503將分光模塊200提供的光反射至中繼透鏡504、然后經中繼透鏡504透射至X方向掃描單元505，經X方向掃描單元505反射后傳遞至Y方向掃描單元506。￥方向掃描單元506將入射于其表面的探測光反射至二向色鏡508，二向色鏡508將探測光反射至眼底鏡509，經眼底鏡509匯聚到眼睛800內的其中一條血管B(見圖3)。探測光在血管B上發生散射后產生第一信號光，第一信號光沿與入射到血管B上的探測光相反的方向傳遞回至分光模塊200并與從圖1中的參考臂模塊500返回的參考光發生干涉產生第一干涉光，探測模塊600接收第一干涉光，計算機700處理第一干涉光后獲得第一位相移動信號。其中，可旋轉反射鏡503處于第一轉動角Ml時，探測光的傳播路徑可參考圖3中用實線表示的路徑①，而探測光經路徑①入射進眼睛800內的第一方向矢可由SI表示(如圖3所示)。
[0039]當電機502轉過預定的角度，如180度后，可旋轉反射鏡503處于第二轉動角M2。此時，可旋轉反射鏡503將分光模塊200提供的光反射至X方向掃描單元，經X方向掃描單元505反射后傳遞至Y方向掃描單元506J方向掃描單元506將入射于其表面的探測光反射至中繼透鏡507，探測光經中繼透鏡507透射至二向色鏡508，二向色鏡508將探測光反射至眼底鏡509，經眼底鏡509匯聚到眼睛800內的同一條血管B。探測光在血管B上散射后產生第二信號光，第二信號光沿與入射光相反的方向返回至分光模塊200并與從圖1中的參考臂模塊500返回的參考光發生干涉產生第二干涉光，探測模塊600接收第二干涉光，計算機700采集第二干涉光后經處理獲得第二位相移動信號。其中，可旋轉反射鏡503處于第二轉動角M2時，探測光的傳播路徑可參考圖2中用虛線表示的路徑②，而探測光經路徑②入射進眼睛800內的第二方向矢可由S2表示(如圖3所示)。
[0040]需要說明的是，樣品臂模塊500還包括預覽模塊，預覽模塊包括成像透鏡510及攝像器511，照明光源(圖未示)發出的光照射到眼睛800，并在眼睛800內發生反射，反射光透射眼底鏡509到達二向色鏡508，二向色鏡508對照明光源發出的光具有高的透射率，反射光依次透射二向色鏡508及成像透鏡510后到到達攝像器511，由攝像器511拍攝到，攝像器511拍攝的圖像顯示到計算機顯示屏上，以供操作人員了解眼睛800的相關信息，便于進一步的操作。
[0041]前面幾段介紹了利用OCT裝置掃描眼睛800中的血管B，獲得血管血液信息的工作原理。由前面的描述可以知道，當圖1中的OCT裝置的樣品臂模塊500包含了圖2中的各個光學元件時，此時的OCT裝置為多普勒OCT裝置。在多普勒OCT裝置中，若電機502與X方向掃描單元505、Y方向掃描單元506同步，則系統測量得到的血管的血液流量數據中不會出現背景多普勒，如圖4所示。若電機502與X方向掃描單元505、Υ方向掃描單元506不同步，則系統測量得到的血液流量數據的多普勒圖像中會出現背景多普勒，如圖5和圖6所示。在前面的【背景技術】中提到，若對背景多普勒不做處理，將會直接影響到血管血液流速最終的測量結果。因此，當還沒有正式開始對眼睛的血管進行多普勒測血液流速時，需要對多普勒OCT裝置進行自動調節，使得電機502與X方向掃描單元505、Υ方向掃描單元506同步運動，消除多普勒OCT裝置中存在的背景多普勒。
[0042]基于上述理由，本發明公布了一種去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的方法；同時，本發明還公布了一種去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的系統。
[0043]參考圖7，本發明公布的一種去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的方法為:
[0044]S1:多普勒OCT裝置自動掃描樣品，得到樣品的多普勒圖像；
[0045]S2:若所述多普勒圖像中沒有出現背景多普勒，則結束對所述多普勒OCT裝置的校正;若多普勒圖像中出現背景多普勒，通過校正多普勒OCT裝置中的電機與掃描單元，使所述電機與所述掃描單元同步，去除所述背景多普勒；
[0046]其中，所述同步是指電機和掃描單元的起始位置和角速度相同。
[0047]對于步驟SI，參考圖2，在消除裝置的背景多普勒之前，多普勒OCT裝置尚未開機運行，在圖2中的眼底鏡509的前端(即在眼睛800和眼底鏡509之間的光路上)放置一樣品(未圖示)，該樣品可以是任意物品，如玻璃片、金屬片、塑膠片、紙片或者其它東西。當放置好樣品后，使圖1所示的整個多普勒OCT裝置(此時樣品臂模塊500的詳圖為圖2所示)處于工作狀態。將多普勒OCT裝置啟動后，電機502繞著旋轉軸11轉動，帶動可旋轉反射鏡503在施和跑之間不斷的切換，光束經過可旋轉反射鏡503反射至中繼透鏡504，經中繼透鏡504透射至X方向掃描單元505，然后經過X方向掃描單元505反射至Y方向掃描單元506，接著由Y方向掃描單元506反射至中繼透鏡507，經過中繼透鏡507透射至二向色鏡508在X方向掃描單元505、Υ方向掃描單元506互為配合的掃描下，探測光束經過二向色鏡508反射至眼底鏡509，最后經過眼底鏡509透射至樣品。通過掃描樣品，根據樣品的多普勒圖像中出現的背景多普勒調節電機502，讓電機502的轉動和X方向掃描單元505、Υ方向掃描單元506的轉動保持同步，從而使調節后的多普勒OCT裝置在正式用于檢測物體(例如眼底血管)時，物體的多普勒圖像中不會產生背景多普勒。由此，也可以認為，去除多普勒OCT裝置中的背景多普勒是先對多普勒OCT裝置進行系統調節，只有調節到多普勒OCT裝置中不再出現背景多普勒后，才將該多普勒OCT裝置正式用于檢測物體。
[0048]在前述這一段中，如果圖1所示的多普勒OCT裝置通過自動檢測發現測得的數據的多普勒圖像中沒有背景多普勒(見圖4)，則多普勒OCT裝置結束自動校正，此時電機502和掃描單元(X方向掃描單元505和Y方向掃描單元506統稱為掃描單元)轉動同步。這里的同步包含兩層意思:(I)、電機502和掃描單元的起始位置相同。參考圖9，定義電機502旋轉的軌跡為圓環al，掃描單元的旋轉軌跡為圓環a2。若電機502的起始位置位于BI點，掃描單元的起始位置位于B2點，則認為兩者的起始位置相同；(2)、電機502與掃描單元的角速度相同，SP兩者需要具備相同的角速度。
[0049]如果圖1所示的多普勒OCT裝置(此時樣品臂模塊500的詳圖為圖2所示)在對樣品進行自動檢測過程中，發現測得的數據的多普勒圖像中出現有背景多普勒(如圖5和圖6)，說明此時電機502和掃描單元不同步，根據前面的分析可以知道，不同步即為以下兩層意思的其中一種:(I)、電機502和掃描單元的起始位置不同；(2)、電機502與掃描單元的角速度不相同。
[0050]參考圖5，圖5表示樣品的多普勒圖像中的背景多普勒逐漸加深的示意圖，背景多普勒逐漸加深是由于電機502與掃描單元角速度不相同造成的。產生圖5所示的逐漸加深的背景多普勒的原因在于，由于電機502和掃描單元角速度不同，隨著測量的進行，兩者的位置偏離度會越來越大，即會帶來逐漸加深的背景多普勒。因此，如果不考慮電機502與掃描單元起始位置是否相同，只更改電機502的角速度，如果電機502的某一角速度經過調節剛好使得測量數據的背景多普勒呈現圖5中逐漸加深的規律，則可認為此時電機502和掃描單元的起始位置相同。圖6表示背景多普勒為電機502和掃描單元的起始位置不同，但角速度相同時的背景多普勒圖像中出現均勻的背景多普勒圖像。所謂起始位置不同，請參考圖9，例如:當圖9所示的電機502的起始位置位于Cl點，掃描單元的起始位置位于B2點時，則認為電機502和掃描單元的起始位置不同。產生圖6所示的均勻背景多普勒的原因在于:由于電機502和掃描單元的角速度相同而起始位置不同，所以在測量過程中任意一個時候電機502與掃描單元的位置都相差同一值，此時測量的數據存在均勻的背景多普勒。因此，如果不考慮電機502的角速度和掃描單元的角速度是否匹配，只更改電機502與掃描單元的初始位置，在某一起始位置剛好能夠使測量數據的背景多普勒呈現圖6所示的均勻背景多普勒，則認為此速度為兩者的匹配速度。
[0051]多普勒圖像中一旦出現了圖5或者圖6中出現的背景多普勒，則需要將它去除。根據前一段分析背景多普勒產生的原因，可以找到去除背景多普勒的方法，具體請參考圖7和圖8。
[0052]當多普勒OCT裝置通過自動檢測發現測得數據的多普勒圖像中出現有背景多普勒時，則按照如下步驟操作:
[0053]首先判斷背景多普勒是否如圖6那樣均勻，如果該背景多普勒不均勻，例如像圖5那樣，則改變電機502的旋轉速度，使得電機502的角速度最終保持和掃描單元的角速度一致，最后得到的背景多普勒如圖6那樣均勻;如果該背景多普勒均勻，就不需要改變電機502的旋轉速度；
[0054]其次，當出現的背景多普勒如圖6那樣均勻后，進一步檢測該背景多普勒是否為正值:如果該背景多普勒為正值，則減小電機502的起始角度，直到背景多普勒消失，最后得到的圖像如圖4所示;如果該背景多普勒為負值，則增大電機502的起始角度，直到背景多普勒消失，最后得到的圖像如圖4所示。當得到的圖像為圖4所示時，則可以結束自動校正。
[0055]通過上述辦法，就可以消除多普勒OCT裝置中因電機502和掃描單元(X方向掃描單元505和Y方向掃描單元506)不同步產生的背景多普勒。
[0056]需要說明的是，本專利申請中X方向掃描單元505和Y方向掃描單元506均優選為振
Ho
[0057]本發明還公布了一種自動調節去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的系統，包括:背景多普勒檢測單元和背景多普勒去除單元；
[0058]所述背景多普勒檢測單元，用于多普勒OCT裝置在檢測樣品時，判斷OCT裝置中出現的多普勒圖像是否有背景多普勒；
[0059]所述背景多普勒去除單元，用于校正多普勒OCT裝置中的電機和掃描單元并使其同步，去除所述背景多普勒；
[0060]其中，所述電機和掃描單元同步，是指所述電機和所述掃描單元的起始位置和角速度相同。
[0061]具體的，若多普勒OCT裝置的顯示單元出現的圖像如4所示，則說明樣品的多普勒圖像無背景多普勒。如果OCT裝置的顯示單元出現的圖像如圖5和圖6所示，則說明樣品的多普勒圖像中有背景多普勒。此處所說的顯示單元，例如可以是計算機的顯示器。
[0062]當發現多普勒OCT裝置檢測的樣品的多普勒圖像中出現背景多普勒后，需要利用背景多普勒去除單元去除。具體的，背景多普勒的去除方法前面已經描述了，在此不再累述。
[0063]因此，通過本裝置，也能將OCT裝置中因為掃描單元和電機不同步導致的多普勒圖像中出現的背景多普勒去掉。
[0064]以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的方法，其特征在于，包括: 步驟S1:多普勒OCT裝置自動掃描樣品，得到樣品的多普勒圖像； 步驟S2:若所述多普勒圖像中沒有出現背景多普勒，則結束對所述多普勒OCT裝置的校正;若所述多普勒圖像中出現背景多普勒，通過校正所述多普勒OCT裝置中的電機與掃描單元，使所述電機與所述掃描單元同步，去除所述背景多普勒； 其中，所述同步是指所述電機和所述掃描單元的起始位置和角速度相同。2.如權利要求1所述的去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的方法，其特征在于: 若所述多普勒圖像中出現背景多普勒，通過校正多普勒OCT裝置中的電機與掃描單元，使所述電機與所述掃描單元同步，去除所述背景多普勒，具體包括如下步驟: 步驟S21:檢測所述背景多普勒是否均勻； 步驟S22:若所述背景多普勒均勻，則執行步驟S23;若所述背景多普勒不均勻，則改變電機的角速度，使所述背景多普勒變均勻后，執行步驟S23; 步驟S23:若所述背景多普勒為正值，則減小電機的起始角度，直至所述背景多普勒消失;若所述背景多普勒為負值，則增大電機的起始角度，直至所述背景多普勒消失。3.如權利要求2所述的去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的方法，其特征在于: 所述背景多普勒均勻是由所述電機和所述掃描單元具有相同角速度，但處于不同的起始位置造成的；其中，所述相同角速度，是指經調節后所述電機的某一速度剛好使得所述背景多普勒均勻時，所述電機與所述掃描單元的匹配速度。4.如權利要求2所述的去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的方法，其特征在于:所述背景多普勒不均勻是由所述電機和所述掃描單元具有不同的角速度造成的。5.—種去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的系統，包括背景多普勒檢測單元和背景多普勒去除單元； 所述背景多普勒檢測單元，用于檢測多普勒OCT裝置掃描樣品時得到的多普勒圖像中是否有背景多普勒； 所述背景多普勒去除單元，用于:校正所述多普勒OCT裝置中電機和掃描單元，使所述電機和所述掃描單元同步，去除多普勒圖像中的背景多普勒； 其中，所述電機和所述掃描單元同步，是指所述電機和所述掃描單元的起始位置和角速度相同。6.如權利要求5所述的去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的系統，其特征在于:校正所述多普勒OCT裝置中的電機和掃描單元并使其同步，具體步驟為: S21:檢測所述背景多普勒是否均勻； S22:若所述背景多普勒均勻，則執行步驟S23 ;若所述背景多普勒不均勻，改變電機的角速度，使所述背景多普勒變均勻，再執行步驟S23; S23:若所述背景多普勒為正值，則減小電機的起始角度，直至所述背景多普勒消失;若所述背景多普勒為負值，則增大電機的起始角度，直至所述背景多普勒消失。7.如權利要求6所述的去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的系統，其特征在于，所述掃描單元為X方向掃描單元和Y方向掃描單元的組合。8.如權利要求7所述的去除多普勒OCT裝置中背景多普勒的系統，其特征在于:所述X方向掃描單元和Y方向掃描單元均為振鏡。
【文檔編號】A61B8/10GK105962975SQ201610402377
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月8日
【發明人】郭曙光, 萬明明
【申請人】深圳市斯爾頓科技有限公司