50kHz血管内高频OCT成像系统研发及应用

本文主要介绍了研发的一种50 kHz血管内扫频光学相干层析成像系统（IV-OCT）。该系统设计独特，探头的前端直径仅为1毫米，专用于血管内部的高分辨率成像，特别适用于医学领域。系统的关键组成部分包括一个微型电机和一个格林透镜，通过精密的结构设计，确保格林透镜与微型电机轴上的直角棱镜精确对齐，以实现稳定的成像性能。 在硬件设计上，研究人员制作了一个尺寸匹配的塑料套管，用于固定格林透镜，并将其与微型电机一起安装在聚四氟乙烯（PTFE）管内，这既保证了探头的紧凑性，又确保了系统的稳定性。为了提升系统的分辨率，系统采用了硬件滤波技术，针对光源自带的k-clock信号中的直流分量和谐波分量进行了有效去除。 成像过程涉及一系列复杂的信号处理步骤，包括等波数域间隔重采样后的干涉光谱数据处理，即加窗、快速傅里叶变换（FFT）、取对数和背景消除。这些步骤旨在优化数据质量，以便从多个轴向扫描（A-scan）数据中提取出清晰的样本图像。通过这些步骤，系统能够生成具有高分辨率的二维图像，实测结果显示纵向分辨率为11.8微米，横向分辨率为24微米，成像速度高达30帧/秒。 这套IV-OCT系统在实际应用中展现出了强大的功能，成功地对管状白胶带、小葱葱管、藕以及离体鸭血管等不同类型的样品进行了光学相干层析成像。这一成果对于医学诊断、血管疾病监测以及生物组织研究等领域具有重要的意义，因为它能够在微观尺度上提供血管内部结构的详细信息，有助于提高疾病的早期检测和治疗效果。 该研究不仅展示了精密光学工程在医疗领域的创新应用，而且强调了硬件优化和算法处理在提升光学成像性能方面的重要性。这对于推动医用光学技术的发展以及临床实践中的非侵入性成像技术进步具有深远影响。