一种基于金纳米笼的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基于金纳米笼的光学相干层析成像方法及系统，包括：注射渗透金纳米笼溶液的样品、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金纳米笼溶液的样品、光路系统、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，成功地抑制了渗透区域的信号，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 optical coherence tomography method and system based on gold nanocage

【技术实现步骤摘要】
一种基于金纳米笼的光学相干层析成像方法及系统
本专利技术涉及光学成像
，尤其涉及一种基于金纳米笼的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(OCT)是20世纪90年代逐步发展而成的一种新的三维层析成像技术，主要基于低相干干涉原理获得深度方向的层析能力，通过扫描重构出透明样品内部结构的二维或三维图像，目前已在生物医学等领域有所应用。通过OCT获得的高分辨生物组织内部三维层析图像，其信号对比度源于样品内部光学反射(散射)特性的空间变化。此条件下，OCT成像不足也显现了出来，比如用于对肿瘤的诊断，由于肿瘤组织与周围正常组织的成分十分相近，所以在OCT成像图中很难区分出正常和异常组织。目前，市场上用于提高OCT成像对比度的方法主要有两大类，一是通过算法处理提高显像对比度，二是使用物理方法提高采集的原始信号对比度。传统的方法虽然简单，但是都没有考虑到局部的信息，并且全局直方图均衡化还会产生使得一些噪音过度加强。改近的方法虽然较之传统的方法提高的对比度更高，但是对比度仍然不高。并且算法的方法都只能用在提高通过OCT采集到的两个信息区别较大的区域，对于原始信息的目标区域与非目标区域的信号区域边缘差别不大时就难以准确的提取两个信号区域以及实现对比度提高，甚至使图像失真。物理方法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，并且某些物理方法的处理过程耗时、繁琐。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种基于金纳米笼的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：一种基于金纳米笼的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金纳米笼溶液，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束经过分光比为50:50的光纤耦合器分光成两束激光；S302、在参考臂光路上，光纤耦合器将分光的一束激光垂直射入凸透镜中心，并聚焦到反射镜上，形成一条可逆参考光束按原光路返回到光纤耦合器；步进电机带动凸透镜和反射镜运动，改变参考光束光程；S303、在样品臂光路上，光纤耦合器将分光的另一束激光射入二维扫描振镜，二维扫描振镜改变激光的运动方向使其射入1％反射的聚焦透镜，1％反射的聚焦透镜对激光聚焦使其对放在平台上的样品进行扫描，激光经过样品反射形成另一条可逆激光按原光路返回到光纤耦合器；S304、在光谱仪系统中，光纤耦合器实现反射回来的两条可逆激光干涉，产生干涉光进入光栅；光栅对干涉光进行分光，双胶合透镜将分光后的激光准直成平行光；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双胶合透镜聚焦成平行光的激光。参考臂光路和样品臂光路反射的两束可逆激光在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金纳米笼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。一种基于金纳米笼的光学相干层析成像系统，包括：注射渗透金纳米笼溶液的样品；光源系统，包括低相干宽带光源和光纤耦合器；所述低相干宽带光源用于产生近红外激光束；所述光纤耦合器用于将所述低相干宽带光源产生的近红外激光束分光成两束激光；参考臂光路系统，包括凸透镜、单面反射镜和步进电机；光纤耦合器分光的一束激光依次垂直射入所述凸透镜和所述单面反射镜上，并经过单面反射镜反射形成一束可逆激光；所述步进电机分别连接所述凸透镜和所述单面反射镜；样品臂光路系统，包括二维扫描振镜、1％反射的聚焦透镜、样品和样品装载台；所述样品放置在所述样品装载台上；光纤耦合器分光的另一束激光依次射入所述二维扫描振镜、所述1％反射的聚焦透镜和所述样品，并经过样品反射形成另一束可逆激光；所述光纤耦合器还用于把两束可逆激光形成干涉光；光谱仪系统，包括衍射光栅和双胶合透镜；线阵CCD相机采集光信号系统，包括线阵CCD相机；光纤耦合器的干涉光依次射入所述衍射光栅、所述双胶合透镜和所述线阵CCD相机。本专利技术的有益效果：本专利技术通过注射渗透金纳米笼溶液的样品、光路系统、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，成功地抑制了渗透区域的信号，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。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术提供的一种基于金纳米笼的光学相干层析成像方法及系统的光学相干层析成像系统结构图；图2是本专利技术提供的一种基于金纳米笼的光学相干层析成像方法及系统的样品目标区域的横截面的信号数据图；图3是本专利技术提供的一种基于金纳米笼的光学相干层析成像方法及系统的样品同一干涉深度的信号图；图4是本专利技术提供的一种基于金纳米笼的光学相干层析成像方法及系统的样品两个不同位置的全部深度信息图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于金纳米笼的光学相干层析成像方法，其特征在于：包括：/nS100、将样品待扫描区域注射渗透金纳米笼溶液，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束经过分光比为50:50的光纤耦合器分光成两束激光；/nS302、在参考臂光路上，光纤耦合器将分光的一束激光垂直射入凸透镜中心，并聚焦到反射镜上，形成一条可逆参考光束按原光路返回到光纤耦合器；步进电机带动凸透镜和反射镜运动，改变参考光束光程；/nS303、在样品臂光路上，光纤耦合器将分光的另一束激光射入二维扫描振镜，二维扫描振镜改变激光的运动方向使其射入1％反射的聚焦透镜，1％反射的聚焦透镜对激光聚焦使其对放在平台上的样品进行扫描，激光经过样品反射形成另一条可逆激光按原光路返回到光纤耦合器；/nS304、在光谱仪系统中，光纤耦合器实现反射回来的两条可逆激光干涉，产生干涉光进入光栅；光栅对干涉光进行分光，双胶合透镜将分光后的激光准直成平行光；/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双胶合透镜聚焦成平行光的激光；/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】
1.一种基于金纳米笼的光学相干层析成像方法，其特征在于：包括：
S100、将样品待扫描区域注射渗透金纳米笼溶液，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束经过分光比为50:50的光纤耦合器分光成两束激光；
S302、在参考臂光路上，光纤耦合器将分光的一束激光垂直射入凸透镜中心，并聚焦到反射镜上，形成一条可逆参考光束按原光路返回到光纤耦合器；步进电机带动凸透镜和反射镜运动，改变参考光束光程；
S303、在样品臂光路上，光纤耦合器将分光的另一束激光射入二维扫描振镜，二维扫描振镜改变激光的运动方向使其射入1％反射的聚焦透镜，1％反射的聚焦透镜对激光聚焦使其对放在平台上的样品进行扫描，激光经过样品反射形成另一条可逆激光按原光路返回到光纤耦合器；
S304、在光谱仪系统中，光纤耦合器实现反射回来的两条可逆激光干涉，产生干涉光进入光栅；光栅对干涉光进行分光，双胶合透镜将分光后的激光准直成平行光；
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双胶合透镜聚焦成平行光的激光；
参考臂光路和样品臂光路反射的两束可逆激光在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。

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【专利技术属性】
技术研发人员：钟俊平，岑颖珊，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