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，從而實現(xiàn)更清晰、更清晰的分辨率。

        在一個典型的OCT系統(tǒng)中，使用分束器將來自寬帶光源的光信號分為采樣臂信號和參考臂信號。將這兩種信號組合起來，并通過檢測器組件檢測干擾信號。有些系統(tǒng)采用波長調(diào)諧光源，稱為“swept source” OCT (SS-OCT)。同時，將固定寬帶信號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)信號通過具有各向異性特性的材料傳輸時，SS-OCT和FD-OCT技術(shù)都會受到光信號偏振變化的影響，這意味著從不同方向測量時，它們的值不同。這會導(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，因為它具有高雙折射。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，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。

        研究人員認(rèn)為，他們的新設(shè)計將特別適用于樣品臂在探針引入過程中不斷運動或受到蠕動運動的臨床環(huán)境中。進(jìn)一步的研究將會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