一种利用通用图像处理器(GPGPU)在OCT系统中处理OCT信号的方法，该方法包括(1)数据采集；(2)数据传输；(3)数据处理；和(4)传递至图像显示库四个步骤，在传输数据的同时，通过通用图像处理器将上一次传输至设备内存中的OCT原始数据进行并行处理，并将处理好的数据放置于图像显示库的内存中。该方法可提高FD-OCT数字信号处理的效率，实现图像的实时处理与显示，降低对数字信号处理设备的要求与成本，并提高软件的可移植性以及降低软件开发成本；同时与现有流行的图像显示库无缝结合，提高软件显示的灵活性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及应用于光学相干层析扫描成像图像处理 方法，提供了一种简单、高效、移植性高、并且与流行的图像显示库（如OpenGUDirectX)兼 容的数据处理方法及系统。
技术介绍
光学相干断层成像（OpticalCoherenceTomography，简称0CT)，已广泛应用在眼 科诊断领域，这项技术是建立在光学、电子学以及计算机技术科学的基础上，是集光电及高 速数据采集和图像处理等多项前沿学科为一体的新型成像技术，OCT凭借其具有高分辨率、 高速成像等优点而备受人们的关注，并在生物医学与临床诊断领域开始得到重视和应用。 与现有的CT、超声、MRI等其他成像方式相比，OCT具有极高的分辨率，与传统的激 光共聚焦显微镜相比，OCT的成像深度具有明显的优势。传统光学探头的核心技术大多采 用光纤束进行光传导并进行成像，或者采用CCD技术进行成像，此类内窥探头仅能探测组 织表面的病变，然而早期癌症的症状发生在表皮以下1-3毫米的深度，因此传统光学内窥 探头就显得力不从心。目前也有通过超声原理进行医学成像的内窥探头，虽然可获得生物 组织表层以下较深的组织信息，但分辨率仅为毫米量级，对早期的癌症易造成漏诊。 内窥式OCT技术是近十年伴随OCT技术发展而诞生并蓬勃发展的一项OCT分支技 术，其核心目标是在不降低分辨率的前提下将OCT光学成像设备微型化，提供人体内部脏 器管腔高分辨率OCT图像。这项技术极大的扩展了OCT技术的应用领域，使得OCT检查对象 由体表器官或活检样品发展到人体内脏，如血管、消化道以及呼吸道等。目前在临床方面， OCT内窥镜技术已经在检查动脉粥样硬化以及检查血管支架安放情况等方面有了初步的应 用。 传统的OCT系统为时域OCT系统（TD-OCT)，而时域OCT系统的扫描速度一般无法 超过每秒2000线，从而限制了成像速度。近几年，第二代频域OCT(FD-OCT)由于其扫描速 度快，探测灵敏度高等优点，得到了越来越普遍的重视。 在FD-OCT中，为获得深度图像信息，需要对原始信号进行多步信号处理。而其中 的数字重采样与傅立叶变换均是计算量很大的数字信号处理过程。针对FD-OCT的原始信 号的这些数字信号处理是典型的单指令多数据流（SMD)处理方式，而利用通用CPU进行处 理效率较低，对于高速OCT系统无法实现实时信号处理。 为了对于高速OCT系统进行实时信号处理，通常需要利用专用的数字信号处理芯 片来实现该功能，而采用此方法的缺点则有：1)硬件成本与开发成本高；2)可移植性低以 及3)处理后的信号仍需通过总线传输给图像显示设备，从而减低效率，因此仍有改进的需 要。
技术实现思路
为了提高FD-OCT数字信号处理的效率，实现图像的实时处理与显示，降低对数字 信号处理设备的要求与成本，并提高软件的可移植性以及降低软件开发成本，本专利技术提供 了一种利用通用图像处理器在OCT内窥扫描成像系统中处理OCT信号的方法，该方法简单、 高效、移植性高、并且与流行的图像显示库（如OpenGL、DirectX)兼容。 本专利技术提供的一种利用通用图像处理器（GPGPU)在OCT内窥扫描成像系统中处理 OCT信号的方法，该方法包括（1)数据采集；（2)数据传输；（3)数据处理；和（4)传递至图 像显示库四个步骤。 其中，（1)数据采集，本专利技术通过外部采集设备获取FD-OCT原始数据； (2)数据传输，在数据采集步骤获得的FD-OCT原始数据被放置在计算机系统或嵌 入式系统内存中，这些数据在系统内存中以帧为单位存放，当满足一定条件后（如数据积 累够一帧或多帧），这些数据可以通过数据总线（如PCIExpress)传输至通用图像处理器 的设备内存中；由于总线传输速度相对较慢，在传输数据的同时，通用图像处理器将上一次 传输至设备内存中的OCT原始数据进行并行处理。该种方法具有高效的并行信号处理能 力，可实现实时数字信号处理，极大的提高了传输效率，节省了总线资源； (3)数据处理，在通用图像处理器中进行的数字信号处理分为三步：一维数字重 采样、一维快速傅立叶变换（FFT)以及计算幅值并归一化。其中一维数字重采样步骤中通 过两次线性纹理查找实现快速一次一维三次插值以提高重采样的精度； (4)传递至图像显示库，处理好的数据放置于图像显示库的内存中，图像显示库可 以直接调用，无需再通过总线传输，极大的提高了传输效率，节省了总线资源，具有高效的 并行信号处理能力，实现实时数字信号处理，可移植性高，由于与流行的图像显示库可以无 缝结合，也提高了软件显示的灵活性（例如：还可以通过通用图像处理器对图像进行后处 理），可实现较低的硬件与软件开发成本。 本专利技术的另一目的是提供一种OCT内窥扫描成像系统，包括扫频激光模块、干涉 模块、探测器模块、数据采集模块、数据处理模块、图像显示模块、执行机构、球囊导管、OCT 微探头和充放气设备，并提供一种利用通用图像处理器处理OCT信号的方法。其中： 所述扫频激光模块包括高速扫频激光器、光纤隔离器与光纤耦合器，将从扫 频激光器输出的光学信号与后续光路隔离，防止后续光路返回的光学信号干扰激光器 正常工作；所述干涉模块可采用光纤式马赫一曾德尔干涉仪（MZI)或光纤式迈克尔逊 (Michelson)干涉仪结构。其中马赫一曾德尔干涉仪结构主要由两个光纤耦合器、两个光 纤环形器以及两个光纤偏振控制器组成，其中第一个光纤耦合器一般采用非对称式光纤 耦合器，将大部分激光输出至样品臂的微探头；在参考臂与样品臂中均放置一个光纤环形 器以收集从两个臂反射或散射回的光学信号；第二个光纤耦合器可采用对称式2X2光纤 耦合器（即分光比为50/50)以产生光学干涉信号并降低直流共模信号，光纤偏振控制器 被对称的放置在参考臂与样品臂中，用于调整两个臂的偏振状态以获得最佳的光学干涉信 号。迈克尔逊干涉仪结构则由一个对称式2X2光纤耦合器、一个光纤环形器以及两个光学 偏振控制器组成，扫频激光首先经过光纤环形器后在进入光纤耦合器，从参考臂与样品臂 反射或散射回的光学信号在经过同一个光纤耦合器产生干涉信号，光纤偏振控制器被对称 的放置在参考臂与样品臂中，用于调整两个臂的偏振状态以获得最佳的光学干涉信号。马 赫一曾德尔干涉仪（MZI)的优点在于结构对称、色散管理简单、探测灵敏度高。迈克尔逊 (Michelson)干涉仪的优点在于结构简单、且不会引入偏正模色散（PMD)，两者的共同之处 在于两个臂中间的光程差决定了发生光学时钟的自由光谱区（FSR)，也最终决定了OCT图 像的最大成像深度；探测器模块可采用高速平衡光电探测器，主要用于将从干涉模块输出 的干涉光学信号转换成电学信号；所述数据采集模块是高速模数采集卡，主要用于将模拟 电学信号转换成数字电学信号，并将数字信号提供给数据处理模块进行数字信号处理；所 述数据处理模块是具有数字信号处理能力的芯片（如CPU，GPGPU、DSP、FPGA等），主要用于 对原始信号进行处理并转化为最终的图像信号；所述图像显示模块主要用于显示图像信号 并负责图像的后处理以及测量工作；所述执行机构由光纤旋转连接器、电机以及电动平移 台组成，执行机构中的旋转电机驱动OCT微探本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用通用图像处理器在OCT系统中处理OCT信号的方法，该方法包括a、数据采集；b、数据传输；c、数据处理；和d、传递至图像显示库四个步骤，其特征在于，在传输数据的同时，通过通用图像处理器将上一次传输至设备内存中的OCT原始数据进行并行处理，并将处理好的数据放置于图像显示库的内存中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：奚杰峰，李常青，冷德嵘，
申请(专利权)人：南京微创医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。