BitFlow 圖像采集卡助力光學(xué)斷層掃描系統(tǒng)，有利眼部疾病診斷

       生物組織的高分辨率 3D 成像通過光學(xué)相干斷層掃描 (OCT) 技術(shù)，廣泛用于眼部疾病的診斷。OCT 測試已成為評(píng)估和治療大多數(shù)視網(wǎng)膜疾病的護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)。它與超聲波相媲美，不同的是， OCT 使用光而不是聲音，從而實(shí)現(xiàn)更清晰、更清晰的分辨率。

        在一個(gè)典型的OCT系統(tǒng)中，使用分束器將來自寬帶光源的光信號(hào)分為采樣臂信號(hào)和參考臂信號(hào)。將這兩種信號(hào)組合起來，并通過檢測器組件檢測干擾信號(hào)。有些系統(tǒng)采用波長調(diào)諧光源，稱為“swept source” OCT (SS-OCT)。同時(shí)，將固定寬帶信號(hào)在空間上分散并使用光譜儀檢測的系統(tǒng)稱為Fourier Domain OCT (FD-OCT)。

        當(dāng)信號(hào)通過具有各向異性特性的材料傳輸時(shí)，SS-OCT和FD-OCT技術(shù)都會(huì)受到光信號(hào)偏振變化的影響，這意味著從不同方向測量時(shí)，它們的值不同。這會(huì)導(dǎo)致偽影，影響圖像質(zhì)量，從而影響醫(yī)生對疾病的診斷。

減少偏振偽影

        在 Max-Planck-Gesellschaft 和馬薩諸塞州總醫(yī)院的資助下，一組研究人員為基于光譜儀的 FD-OCT 系統(tǒng)開發(fā)了一種偏振不敏感檢測裝置 (PIDU)，該系統(tǒng)極大地減少了 OCT 圖像中與偏振相關(guān)的偽影。該光譜儀采用衍射光柵（設(shè)置為每毫米 1200  lines）、80mm鏡頭和分辨率為 2048像素的線掃描相機(jī)。

        BitFlow Axion-CL CameraLink圖像采集卡以 100kHz 的線掃描速度收集來自光譜儀的數(shù)據(jù)。Axion-CL支持單個(gè)Base CameraLink相機(jī)、通過Camera Link供電(PoCL)，并可在 85MHz下采集多達(dá) 24 bits。圖像采集卡受益于 PCIe Gen 2 接口和專為滿載計(jì)算機(jī)優(yōu)化的 DMA。Axion-CL 收集的數(shù)據(jù)在 LabVIEW 軟件上進(jìn)行處理。

        為了證明生物組織中的原理，研究人員對雞胸肉進(jìn)行了成像，因?yàn)樗哂懈唠p折射。分別在有、無PIDU的兩種OCT系統(tǒng)中進(jìn)行了測試。在成像過程中，組織被握在手中并不斷地操縱以模擬真實(shí)的臨床狀況。采集圖像并記錄 10 秒。

        對于沒有 PIDU 的 OCT 系統(tǒng)，觀察到樣品的亮帶和暗帶不斷波動(dòng)，這可歸因于樣品光中偏振相關(guān)的相位變化。然而，帶有 PIDU 的 OCT 系統(tǒng)顯示圖像偽影并不明顯，從而使醫(yī)生觀察的圖像更加準(zhǔn)確。研究人員在仔細(xì)檢查中發(fā)現(xiàn)，光強(qiáng)度的變化不僅來自于組織的光，還來自于未與組織接觸的膠囊內(nèi)壁的光。這支持了偏振偽影不僅來自組織樣本，還可能來自系統(tǒng)本身的觀點(diǎn)。

        研究人員認(rèn)為，他們的新設(shè)計(jì)將特別適用于樣品臂在探針引入過程中不斷運(yùn)動(dòng)或受到蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)的臨床環(huán)境中。進(jìn)一步的研究將會(huì)在其他生物組織中進(jìn)行。

采用偏振不敏感檢測方案的 FD-OCT 系統(tǒng)的示意圖

（SMF：單模光纖，Cr：循環(huán)器，BS：分束器，PC：偏振控制器，Co：準(zhǔn)直器，NDF：中性密度濾光片，M：反射鏡，MPU：電機(jī)功率單元，EC：電氣連接，MW：電機(jī)線， PBS：偏振分束器，OS：光開關(guān)，G：光柵，L：透鏡，LSC：線掃描相機(jī)）

（左）使用不帶 PIDU 的 OCT 系統(tǒng)采集的雞胸組織圖像；

（右）使用帶 PIDU 的 OCT 系統(tǒng)采集的雞胸組織的圖像