一种负载吲哚菁绿的碳纳米管介导光学相干层析成像方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种负载吲哚菁绿的碳纳米管介导光学相干层析成像方法及系统，包括：注射渗透负载吲哚菁绿的碳纳米管溶液的样品、光源系统、参考臂光路系统、样品臂光路系统、光谱仪系统和线阵CCD相机采集光信号系统；本发明专利技术通过注射渗透负载吲哚菁绿的碳纳米管溶液的样品、光源系统、参考臂光路系统、样品臂光路系统、光谱仪系统和线阵CCD相机采集光信号系统，实现了层析成像，成功地抑制了注射过负载吲哚菁绿的碳纳米管材料溶液区域的信号，有效地提高了采集图像的对比度，操作简单、安全，容易实现，并有效地提高了OCT成像对比度；本发明专利技术可用于光学相干层析成像。

An indocyanine green loaded carbon nanotube mediated optical coherence tomography method and system

【技术实现步骤摘要】
一种负载吲哚菁绿的碳纳米管介导光学相干层析成像方法及系统
本专利技术涉及光学成像
，尤其涉及一种负载吲哚菁绿的碳纳米管介导光学相干层析成像方法及系统。
技术介绍
光学相干层析成像技术(opticalcoherencetomography，OCT)是近20年内发展起来的一种光学成像方法，最初是用于研究光纤断面的监测成像。OCT基于低相干干涉原理获得深度方向的层析能力，通过扫描重构出生物组织或材料内部结构的二维或三维图像，其信号对比度源于生物组织或材料内部光学反射(散射)特性的空间变化。生物组织在近红外区的光吸收很弱，因此为了能呈现出更深的生物组织结构，OCT系统一般用穿透性强的近红外光作为光源。OCT能实现生物组织实时、无损、高分辨的三维层析成像，已经应用于多个医学领域。然而，其成像过程中存在着一些不足之处。以肿瘤诊断为例，由于肿瘤组织与周围正常组织的成分基本相近，因此，在OCT成像图中就很难看出正常组织与异常组织的区别。现阶段已存在用于提高OCT成像对比度的成像方法可分为算法处理与物理处理两类。前者是对采集到的数据进行一系列的算法处理以提高成像对比度，后者是使用物理方法直接提高成像对比度。算法处理不需要额外的实验操作，相对来说比较简单，但是其在进行信号分离的时候很可能出现误差，错误地将某些实际为非目标区域地信号划分为目标区域，从而增强了某些噪声。这是因为算法处理对于原始采集数据中实际的目标区域以及非目标区域边缘差别不大的信号的分辨率不高，难以准确地提取目标区域信号与非目标区域信号，使处理后的图因边界问题出现偏差，成像效果降低。所以算法处理更适合用于提高通过OCT采集到的两个信息区别较大的区域，具有较大地局限性。物理处理的实现需要总是伴随着耗时、繁琐等缺点，增加了人力成本，而简单的物理方法得到的最后图像的对比度提高不明显，意义不大。并且通过物理处理得到的图像并不能完全的提高目标区域的信号值或抑制非目标区域的信号值。在OCT的成像扫描中，若非目标区域对扫描激光具有较强的反射，就会使非目标区域的信号值比目标区域的信号值高，从而导致信噪比低，成像效果差，难以对目标区域成出较好的图像的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种负载吲哚菁绿的碳纳米管介导光学相干层析成像方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种负载吲哚菁绿的碳纳米管介导光学相干层析成像方法，包括：S100、将样品待扫描区域注射渗透负载吲哚菁绿的碳纳米管溶液，并放置于系统激光扫描范围内；S200、检查OCT系统工作状态，启动系统对样品进行实时扫描和显示，根据实时显示的扫描结果细调样品的位置，使OCT系统扫描激光准确的照射在待扫描区域上；S300、OCT系统实现样品层析成像主要过程为：S301、在光源系统中，低相干宽带光源产生近红外激光从光学环形器的第一端口进入，从第二端口射出；从第二端口射出的激光照射到第一光纤耦合器上，第一光纤耦合器将一束激光分为两束；S302、在参考臂光路上，第一光纤耦合器分光的一束激光垂直射入第一凸透镜，并聚焦到单面反射镜上，形成一束可逆激光按原光路返回到第一光纤耦合器；S303、在样品臂光路上，第一光纤耦合器分光的另一束激光射入第二光纤耦合器，第二光纤耦合器将另一束激光分为两束子激光，其中一束子激光射在光功率计上实时监测计算扫描激光光强；另一束子激光经过偏振控制器，经二维振镜偏转以及经第二凸透镜聚焦射在样品上并对放在平台上的样品进行扫描；子激光经过样品反射形成另一束可逆激光按原光路返回到第一光纤耦合器；S304、在光谱仪系统中，第一光纤耦合器实现反射回来的两条可逆激光干涉，产生干涉光经第三准直镜准直后进入衍射光栅；衍射光栅对准直后的光进行分光；S305、在线阵CCD相机采集光信号系统中，线阵CCD相机的感光元件接收通过衍射光栅分光并经聚焦镜头聚焦后的激光。参考臂光路和样品臂光路反射的两束可逆激光在第一光纤耦合器上发生干涉后参数满足：其中，I为发生干涉后激光光强；r1，r2分别为参考臂光路和样品臂光路的反射系数；A为激光振幅幅度；k为波矢；Δz为光程差；n为从一到不同的光程差总个数，即一到相机CCD总个数；y为干涉光不同的波长个数；x为1到y；i是虚数单位；S400、将扫描结果进行计算和保存。作为上述技术方案的进一步改进，S100具体为：将30μL的25μg/ml负载吲哚菁绿的碳纳米管溶液注射到样品的待扫描目标区域，放置一小时,然后将样品的待扫描区域放至激光扫描范围内。作为上述技术方案的进一步改进，S400具体为：创建文档，采集线阵CCD相机的触发信号数据，将线阵CCD相机的触发信号数据增加到文档；同时对线阵CCD相机的触发信号数据进行处理，减去背景光；并将不含背景光的数据加入队列，将含背景光的数据重新进行处理；将加入队列的数据出队列并存入文档；文档采集到足够帧数的数据，则结束采集，并对采集的数据进行计算得到对比度，保存数据，关闭扫描系统。作为上述技术方案的进一步改进，S302还包括：第一光纤耦合器分光的一束激光经第一法兰盘垂直射入第一准直镜，并由第一准直镜准直后射入第一凸透镜。作为上述技术方案的进一步改进，S303具体为：在样品臂光路上，第一光纤耦合器分光的另一束激光射入第二光纤耦合器，第二光纤耦合器将另一束激光按90:10分为两束子激光，其中能量低一束子激光射在光功率计上实时监测计算扫描激光光强；另一束子激光经过偏振控制器，经第二法兰盘，经第二准直镜准直后经二维振镜偏转以及经第二凸透镜聚焦射在样品上并对放在平台上的样品进行扫描；子激光经过样品反射形成另一束可逆激光按原光路返回到第一光纤耦合器。作为上述技术方案的进一步改进，S305还包括：干涉光经过第三翻盘后射入第三准直镜。一种负载吲哚菁绿的碳纳米管介导光学相干层析成像系统，包括：注射渗透负载吲哚菁绿的碳纳米管溶液的样品。光源系统，包括低相干宽带光源、光学环形器和第一光纤耦合器，所述低相干宽带光源用于产生近红外激光束并依次射入所述光学环形器和所述第一光纤耦合器；所述第一光纤耦合器用于将近红外激光束分成两束激光。参考臂光路系统，包括第一凸透镜和单面反射镜，第一光纤耦合器分光的一束激光依次垂直射入所述第一凸透镜和所述单面反射镜；所述单面反射镜对激光进行反射形成一束可逆激光按原光路返回到所述第一光纤耦合器。样品臂光路系统，包括第二光纤耦合器、光功率计、偏振控制器、二维振镜、第二凸透镜、样品和样品装载台，所述样品放置在所述样品装载台；第一光纤耦合器分光的另一束激光射入所述第二光纤耦合器并分为两束子激光；所述光功率计用于实时监测计算扫描经第二光纤耦合器分光的一束子激光的激光光强；第二光纤耦合器分光的另一束子激光依次射入所述偏振控制器、所述第二凸透镜和所述样品；所述样品对另一束子激光进行反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载吲哚菁绿的碳纳米管介导光学相干层析成像方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：/nS100、将样品待扫描区域注射渗透负载吲哚菁绿的碳纳米管溶液，并放置于系统激光扫描范围内；/nS200、检查OCT系统工作状态，启动系统对样品进行实时扫描和显示，根据实时显示的扫描结果细调样品的位置，使OCT系统扫描激光准确的照射在待扫描区域上；/nS300、OCT系统实现样品层析成像主要过程为：/nS301、在光源系统中，低相干宽带光源产生近红外激光从光学环形器的第一端口进入，从第二端口射出；从第二端口射出的激光照射到第一光纤耦合器上，第一光纤耦合器将一束激光分为两束；/nS302、在参考臂光路上，第一光纤耦合器分光的一束激光垂直射入第一凸透镜，并聚焦到单面反射镜上，形成一束可逆激光按原光路返回到第一光纤耦合器；/nS303、在样品臂光路上，第一光纤耦合器分光的另一束激光射入第二光纤耦合器，第二光纤耦合器将另一束激光分为两束子激光，其中一束子激光射在光功率计上实时监测计算扫描激光光强；另一束子激光经过偏振控制器，经二维振镜偏转以及经第二凸透镜聚焦射在样品上并对放在平台上的样品进行扫描；子激光经过样品反射形成另一束可逆激光按原光路返回到第一光纤耦合器；/nS304、在光谱仪系统中，第一光纤耦合器实现反射回来的两条可逆激光干涉，产生干涉光经第三准直镜准直后进入衍射光栅；衍射光栅对准直后的光进行分光；/nS305、在线阵CCD相机采集光信号系统中，线阵CCD相机的感光元件接收通过衍射光栅分光并经聚焦镜头聚焦后的激光；/n参考臂光路和样品臂光路反射的两束可逆激光在第一光纤耦合器上发生干涉后参数满足：/n...

【技术特征摘要】
1.一种负载吲哚菁绿的碳纳米管介导光学相干层析成像方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
S100、将样品待扫描区域注射渗透负载吲哚菁绿的碳纳米管溶液，并放置于系统激光扫描范围内；
S200、检查OCT系统工作状态，启动系统对样品进行实时扫描和显示，根据实时显示的扫描结果细调样品的位置，使OCT系统扫描激光准确的照射在待扫描区域上；
S300、OCT系统实现样品层析成像主要过程为：
S301、在光源系统中，低相干宽带光源产生近红外激光从光学环形器的第一端口进入，从第二端口射出；从第二端口射出的激光照射到第一光纤耦合器上，第一光纤耦合器将一束激光分为两束；
S302、在参考臂光路上，第一光纤耦合器分光的一束激光垂直射入第一凸透镜，并聚焦到单面反射镜上，形成一束可逆激光按原光路返回到第一光纤耦合器；
S303、在样品臂光路上，第一光纤耦合器分光的另一束激光射入第二光纤耦合器，第二光纤耦合器将另一束激光分为两束子激光，其中一束子激光射在光功率计上实时监测计算扫描激光光强；另一束子激光经过偏振控制器，经二维振镜偏转以及经第二凸透镜聚焦射在样品上并对放在平台上的样品进行扫描；子激光经过样品反射形成另一束可逆激光按原光路返回到第一光纤耦合器；
S304、在光谱仪系统中，第一光纤耦合器实现反射回来的两条可逆激光干涉，产生干涉光经第三准直镜准直后进入衍射光栅；衍射光栅对准直后的光进行分光；
S305、在线阵CCD相机采集光信号系统中，线阵CCD相机的感光元件接收通过衍射光栅分光并经聚焦镜头聚焦后的激光；
参考臂光路和样品臂光路反射的两束可逆激光在第一光纤耦合器上发生干涉后参数满足：






其中，I为发生干涉后激光光强；r1，r2分别为参考臂光路和样品臂光路的反射系数；A为激光振幅幅度；k为波矢；Δz为光程差；n为从一到不同的光程差总个数，即一到相机CCD总个数；y为干涉光不同的波长个数；x为1到y；i是虚数单位；
S400、将扫描结果进行计算和保存。


2.根据权利要求1所述的一种负载吲哚菁绿的碳纳米管介导光学相干层析成像方法，其特征在于：步骤S100具体为：将30μL的25μg/ml负载吲哚菁绿的碳纳米管溶液注射到样品的待扫描目标区域，放置一小时,然后将样品的待扫描区域放至激光扫描范围内。


3.根据权利要求1所述的一种负载吲哚菁绿的碳纳米管介导光学相干层析成像方法，其特征在于：步骤S400具体为：创建文档，采集线阵CCD相机的触发信号数据，将线阵CCD相机的触发信号数据增加到文档；同时对线阵CCD相机的触发信号数据进行处理，减去背景光；并将不含背景光的数据加入队列，将含背景光的数据重新进行处理；将加入队列的数据出队列并存入文档；文档采集到足够帧数的数据，则结束采集，并对采集的数据进行计算得到对比度，保存数据，关闭扫描系统。


4.根据权利要求1所述的一种负载吲哚菁绿的碳纳米管介导光学相干层析成像方法，其特征在于：步骤S302还包括：第一光纤耦合器分光的一束激光经第一法兰盘垂直射入第一准直镜，并由第一准直镜准直后射入第一凸透镜。
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【专利技术属性】
技术研发人员：钟俊平，刘碧旺，曾亚光，韩定安，谭海曙，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44