提供了一种光学相干断层扫描OCT系统。所述系统包括：OCT成像仪；二维横向扫描仪，耦合至OCT成像仪，所述二维横向扫描仪从光源接收光，并且将从样品反射的光耦合到OCT成像仪中；光学器件，所述光学器件在二维横向扫描仪和样品之间耦合光；视频摄像机，耦合至光学器件，并且获取样品的图像；以及计算机，耦合用于从视频摄像机接收样品的图像，所述计算机处理图像、并且基于所述图像向二维横向扫描仪提供运动偏移信号。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用光学相干断层扫描进行实时跟踪的改进成像托尼H·科罗兴志赵勇华章本魁相关申请本申请要求2011年4月29日递交的美国临时申请No.61／481，055和2012年4月27日递交的美国非临时申请No.13／458，531的优先权，将其公开通过引用全部合并在此。
本专利技术的实施例涉及医学成像领域。具体地，一些实施例涉及利用实时视频跟踪技术来改进光学相干断层扫描(OCT)图像的质量的设备和方法。
技术介绍
光学相干断层扫描(OCT)是用于生物组织微结构的体内剖面和三维成像高分辨率成像技术(WolfgangDrexlerandJamesG.Fujimoto，[OpticalCoherenceTomography：TechnologyandApplication，Springer(2008)])。在过去的二十多年来，OCT已经广泛地用于人眼的非侵入式成像。由于改进的成像速度和灵敏度，傅里叶域OCT(FD-OCT)得到普及，并且已经成为非侵入式微结构成像的主流技术(参见例如WojtkowskiM.etal.，[J.Biomed.Opt.7,457-463(2002)]，LeitgebR.etal.，[Opt.Express11，889-894(2003)]，ChomaM.A.etal.，[Opt.Express11，2183-2189(2003)]，或者BoerJ.F.etal.，[Opt.Lett.28，2067-2069(2003)])。当前的商用傅里叶域OCT系统具有在每秒25000至53000轴向扫描(A扫描)之间的成像速度。这些成像速度使能在几百分之一秒中获得典型的剖面OCT图像(B扫描)。由于图像获取时间的持续时间短，由目标眼睛的微扫视移动引起的横向运动伪像在大多数OCTB扫描图像中是不明显的。在典型的FD-OCT剖面图像中也将由心跳、呼吸和头部移动引起的轴向移动伪像最小化。已经发现通过对在相同位置处获取的多个B扫描进行平均来减小图像中的斑点噪声，可以改进OCT虚像的图像质量。(参见例如SanderB.etal.，[Br.J.Ophthalm0l.89，207-212(2005)]，SakamotoA.etal.，[Ophthalmology115，1071-1078.e7(2008)]，或者HangaiM.etal.，[Opt.Express17，4221-4235(2009)])。尽管FD-OCT的成像速度增加，但是当增加用于平均的B扫描的个数使得总获取时间接近几十分之一秒时，横向和轴向运动伪像仍然是个问题。作为获取期间运动伪像的结果，由于对来自不同位置的背散射信号进行平均，通过多个B扫描平均获得的OCT图像可能具有模糊效果。因为使用FD-OCT获取目标眼睛的整个三维数据集合典型地要求几秒钟，可能出现横向和轴向运动伪像并且影响图像质量。因此，需要一种实时跟踪目标眼睛的运动的设备和方法，以便改进OCT成像的质量并且保持精确的三维解剖信息。在尝试解决这一问题时，一些商用OCT系统使用分离的激光扫描成像系统(也称作扫描激光检眼仪或SLO)来执行OCT扫描束的实时横向跟踪(HangaiM.etal.，[Opt.Express17，4221-4235(2009)])。这种方法增加了复杂度，因此整体上增加了系统的成本；这种方法也将物体暴露到来自SLO束的附加光学辐射中。为了减小系统复杂度，也尝试使用眼底的近红外视频图像来执行OCT成像的横向跟踪。Koozekanani公开了一种使用双本征空间和自适应血管分布模型来跟踪视神经头的方法(KoozekananiD.etal，[IEEETransMedImaging，22，1519-36(2003)])。然而，这种复杂的建模计算上是密集且繁重的；并且由于其复杂度，这种运动跟踪在实时性方面不灵活。因此，需要一种更好的OCT图像数据的运动跟踪的设备和方法。
技术实现思路
根据一些实施例，提出了一种光学相干断层扫描(OCT)系统。根据一些实施例的光学相干断层扫描(OCT)系统包括：OCT成像仪；二维横向扫描仪，耦合至OCT成像仪，所述二维横向扫描仪从光源接收光，并且将从样品反射的光耦合到OCT成像仪中；光学器件，所述光学器件在二维横向扫描仪和样品之间耦合光；视频摄像机，耦合至光学器件，并且获取样品的图像；以及计算机，耦合用于从视频摄像机接收样品的图像，所述计算机处理图像、并且基于所述图像向二维横向扫描仪提供运动偏移信号。在一些实施例中，一种成像方法包括：将OCT光源从OCT成像仪导引至样品；在OCT成像仪中捕捉OCT图像；使用视频摄像机捕捉样品的视频图像；分析视频图像以确定运动校正；以及响应于运动偏移来调节OCT光源在样品上的定位。下面参考以下附图进一步描述这些和其他实施例。附图说明图1示出了具有近红外摄像机的OCT系统的系统图。图2示出了没有运动检测和校正的OCT数据获取的流程图。图3说明了在没有跟踪的情况下在标准3DOCT图像中的运动伪像。图4示出了在没有跟踪的情况下获取的平均化的B扫描。图5是根据本专利技术一些实施例的系统图。图6是运动检测和跟踪的示例流程图。图7是利用运动检测和校正的OCT数据获取的示例流程图。图8示出了没有运动伪像的跟踪3DOCT图像的示例。图9示出了利用实时跟踪获取的示例平均化B扫描。具体实施方式本专利技术提出了一种用于解决这些跟踪方法的一些缺点的解决方案。公开了一种方法和设备，用于使用视频图像执行实时横向跟踪以实现OCT扫描位置的登记。可以使用快速且有效的算法来使用近红外视频图像获得实时跟踪信息。实时跟踪检测横向的眼睛运动，并且主动地将OCT扫描束移动到想要的扫描位置。这种主动跟踪系统消除了不在适当位置的OCT扫描，并且便于从三位空间中定义明确的位置获取OCT数据。可以通过标准FD-OCT获取和处理来获得沿每一个A扫描的光学背散射强度。可以沿横向、轴向、和旋转方向将顺序的OCTB扫描对准以执行轴向扫描登记。从相同的位置获取并且按照这种方式登记的OCTB扫描适用于通过多个B扫描平均来改进OCT图像质量。按照这种方式获取和处理的OCTB扫描也可以用于获取几乎没有运动伪像的三维数据集合。在本专利技术的一些实施例中，红外视频可以用于实现OCT数据获取的实时跟踪以及三维登记。图1示出了典型的OCT系统，包括标准OCT成像仪130、二维(2D)横向扫描仪120、分束器107，用于提供样品110和感兴趣的成像区域115的同时观看。OCT成像仪130典型地是眼科领域的傅里叶域OCT系统，也可以使用时域OCT系统。此外，傅里叶域OCT系统可以基于光谱仪或者基于快速调谐的激光器，也称作“扫频源”。通常，OCT成像仪130包括OCT光源和接收反射光的检测器。在一些实施例中，可以通过红外摄像机101提供扫描区域的同时观看，其中典型地通过视频数字转换器102捕捉视频图像以在计算机显示器103上显示，从而在图像获取期间提供相对于感兴趣的解剖区域的OCT扫描位置的操作者连续反馈。各种光学透镜105、106和108将OCT束和视频图像聚焦到样品110中的感兴趣区域115上。图2说明了使用没有运动检测和校正的如图1所公开的系统的OCT数据获取的步骤的流程图。如图2中的方法所示，在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.29 US 61/481,055;2012.04.27 US 13/458,5311.一种光学相干断层扫描OCT系统,包括：OCT成像仪，被配置为获取OCT图像帧；二维横向扫描仪，耦合至OCT成像仪，所述二维横向扫描仪从光源接收光，并且将从样品反射的光耦合到OCT成像仪中；光学器件，所述光学器件在二维横向扫描仪和样品之间耦合来自所述光源的光；视频摄像机，耦合至光学器件，并且获取样品的视频帧；以及计算机，耦合至所述OCT成像仪和所述视频摄像机，所述计算机包括时钟，所述时钟用于确定从视频摄像机接收的样品的视频帧和从OCT成像仪接收的OCT图像帧之间的精确时间关系，所述计算机被配置为基于所述精确时间关系处理所述样品的视频帧和OCT图像帧并且向二维横向扫描仪提供运动偏移信号。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算机还被配置为执行运动检测算法来计算运动的量，并且执行误差分析来确定运动偏移信号。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述运动检测算法将所述样品的视频帧与在存储器模块中存储的图像进行比较以检测运动。4....
【专利技术属性】
技术研发人员：托尼·H·科，罗兴志，赵勇华，章本魁，
申请(专利权)人：光视有限公司，
类型：
国别省市：
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