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使用800nm OCT光譜儀實現超深OCT成像

發布時間:2019-06-26 17:17:31 瀏覽量:1070 作者:Arrow

摘要

傳(chuan) 統上,OCT成像需要使用更長的波長來探測單次掃描中超過幾毫米的深度,但波長超過1100nm之後,就需要使用InGaAs探測器相機作為(wei) 探測元件了,這是的整個(ge) OCT光譜儀(yi) 的成本大幅增加。為(wei) 此,美國Wasatch国产黄色在线观看開發了一種擁有獨特光譜儀(yi) 設計,使其能夠使用800 nm OCT光譜儀(yi) 實現高達12毫米的成像深度,為(wei) 長距離成像在眼科、醫學和無損檢測中的經濟高效国产成人在线观看免费网站開辟了新可能。

正文


使用800nm OCT光譜儀(yi) 實現超深OCT成像


傳(chuan) 統上,OCT成像需要使用更長的波長來探測單次掃描中超過幾毫米的深度,但波長超過1100nm之後,就需要使用InGaAs探測器相機作為(wei) 探測元件了,這是的整個(ge) OCT光譜儀(yi) 的成本大幅增加。為(wei) 此,美國Wasatch国产黄色在线观看開發了一種擁有獨特光譜儀(yi) 設計,使其能夠使用800 nm OCT光譜儀(yi) 實現高達12毫米的成像深度,為(wei) 長距離成像在眼科、醫學和無損檢測中的經濟高效国产成人在线观看免费网站開辟了新可能。



在眼科中,長距離成像有利於(yu) 對整個(ge) 前房(從(cong) 角膜到晶狀體(ti) )的檢查,因為(wei) 它允許在更短的時間內(nei) 獲得更完整的眼睛圖像。如果配置得當,它甚至可以用於(yu) 對整個(ge) 眼睛進行成像。它還促進了視網膜的廣域成像,視網膜的曲率需要更大的成像深度,尤其是在患者不太可能保持靜止的臨(lin) 床環境中。

 

在醫學中,長距離OCT在血管內(nei) 和胃腸道国产成人在线观看免费网站中的腔內(nei) 成像方麵可以帶來巨大好處。在這種情況下,感興(xing) 趣的結構可能距離成像導管超過幾毫米,因此超出了典型的OCT成像窗口。較長的成像深度可以補償(chang) 成像探頭與(yu) 感興(xing) 趣區域之間距離的變化,從(cong) 而促進更好的成像效果。

 

總體(ti) 來講,成像更深的能力有助於(yu) 廣域成像,因為(wei) 可以在單次掃描中捕捉到曲麵輪廓和結構的全貌。這對於(yu) 材料加工国产成人在线观看免费网站中的無損檢測也非常有用,因為(wei) 某個(ge) 待檢測的槽或孔可能很深,此外還可以用於(yu) 在增材製造中對複雜表麵進行輪廓分析。

 

波長與(yu) 成本的平衡難題


但目前主流方式有兩(liang) 種:掃頻源光學相幹斷層掃描(SS-OCT:Swept Source Optical coherence Tomography)和光譜域光學相幹斷層掃描(SD-OCT:Spectral Domain optical coherence tomography)。這兩(liang) 種方法都使用多波長激光照射樣品,然後測量返回的不同波長的散射光,通過對光譜進行傅裏葉變換來檢測不同深度的結構。不同的是SS-OCT使用掃頻激光器對波長進行逐一掃描,並使用單點光電探測器捕捉信號,而SD-OCT則使用寬帶光源加高分辨OCT光譜儀(yi) 的組合來實現測量。

 

在SD-OCT係統中,寬帶激光(一般為(wei) SLD,SLED超連續譜光源)被分成兩(liang) 條路徑:一路通向參考臂,另一路通向待測樣品。來自這兩(liang) 條路徑的光重新組合並幹涉,產(chan) 生的條紋圖案由光譜儀(yi) 讀取,光譜儀(yi) 將每個(ge) 波長的光纖轉化成數字信號輸出。

 

當需要大於(yu) 5毫米的成像深度時,會(hui) 選擇更長的中心波長,1300 nm就是這個(ge) 穿透深度的OCT的首xuan波長。美國Wasatch国产黄色在线观看的Cobra 1300光譜儀(yi) 係列提供1.4-11.5毫米的成像深度(在空氣中),具體(ti) 取決(jue) 於(yu) 帶寬。然而,隨著帶寬的增加,成像深度減小。因此,當需要更深的成像時,使用帶寬較窄的係統。盡管1300 nm OCT為(wei) 許多結構的大深度成像提供了足夠的深度,但使用這種波長需要用到InGaAs相機,InGaAs相機相對於(yu) 於(yu) 800 nm SD-OCT的ccdcmos相機要昂貴得多。通過使用較短的中心波長(CWL),光譜儀(yi) 成本可以降低約40%,但必須也要減少帶寬(BW)以保持相同的空間分辨率

 

但要想使用800 nm中心波長的寬帶光源進行長距離成像係統,則工作光譜帶寬需降至30 nm以下,才可以在12毫米的成像深度中保持等效的空間分辨率。這就對光譜儀(yi) 的分辨率提出了很高的要求:光譜分辨率需低於(yu) 0.02 nm!

 

使用Wasatch Cobra-S 800 OCT光譜儀(yi) 進行長距離成像


為(wei) 了將長距離成像的優(you) 勢国产成人在线观看免费网站於(yu) 800 nm SD-OCT,美國Wasatch国产黄色在线观看運用了在光譜儀(yi) 設計方麵的專(zhuan) 業(ye) 知識,開發了一款具有超精細光譜分辨率的OCT光譜儀(yi) 。這種擁有光學設計的光譜儀(yi) 就是Cobra-S 800光譜儀(yi) 係列中的新型號CS800-841/28。它能夠在841 nm的中心波長上以28 nm的帶寬實現0.015 nm的分辨率。這使得使用這款OCT光譜儀(yi) 的係統的成像深度可以擴展到12毫米,將傳(chuan) 統800nm SD-OCT的範圍足足擴大了三倍。

 

美國Wasatch国产黄色在线观看Cobra-S 800長距離成像型號OCT光譜儀(yi) 通過光學設計做到了接近衍射極限的光學分辨率,並通過低串擾探測器將滾降(roll-off)降到非常低的水平。10毫米成像深度下的滾降小於(yu) 12 dB,即使在擴展深度下也能確保高清晰度圖像。空間分辨率與(yu) Wasatch Cobra 1300係列中的可比型號相似,甚至略好。

 

由於(yu) Cobra-S 800長距離成像型號的中心波長較短,組織中的散射會(hui) 更高,盡管水中的吸收會(hui) 更低。這可能會(hui) 略微改變結構的對比度,在某些情況下可能會(hui) 改善區分,例如某些內(nei) 視網膜結構如神經節細胞。

 

總結:


通過在更具成本效益的操作波長下提供可比的圖像分辨率,800 nm的長距離成像有可能為(wei) 長距離成像在眼科、醫學和工業(ye) 中的實際国产成人在线观看免费网站開辟新的機會(hui) 。


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