基于频域OCT系统的前房脉搏运动的研究

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眼搏动参数(ocular pulse,OP)是评估眼组织的生物力学特性的一个重要依据,在早期青光眼和年龄相关性黄斑病变等疾病的诊断中具有重要作用。前房搏动(ocular pulse in the anterior chamber,a OP)已在小鼠眼中实现可视化,而还没有在人眼上实现。为了表征健康人眼前房的搏动曲线,本论文基于频域光学相干断层扫描成像技术(Spectral Domain Optical Coherence Tomography,SD-OCT)获取前房图像信息,通过对其进行相位处理获取搏动信息。主要研究内容及取得的创新性研究成果有:第一,研制了一个中心波长为840nm的光纤型频域光学相干层析成像系统(SD-OCT),其中系统的理论纵向分辨率为7μm,横向分辨率为15μm,最大成像深度为4mm,线扫描速率为120KHz,能够实现生物组织深度方向上的高分辨率实时成像,为前房搏动的测量提供成像工具。第二,提出了一种光谱仪的校准方法,可提高系统的成像质量。该方法基于一个共光路的迈克尔逊干涉仪,利用干涉光谱的相位分布对光谱仪的波长进行标定。共光路干涉具有自动匹配系统色散的特性,可消除系统色散对相位提取的影响,使光谱仪上波长分布的标定精度更高。第三,引入了Full-range成像技术消除系统中因傅里叶变换对称性引起的共轭像。该技术不增加系统复杂性,主要通过使光束偏离振镜的中心光路,偏移光路增加的光程差使干涉信号引入一个额定的调制信号,用于消除傅里叶变换的共轭矩阵,从而获得正确的可用于提取搏动信息的前房图像。第四,提出了一种搏动测量的算法,首次实现了在体健康人眼前房搏动的测量。该算法主要通过提取相邻图像之间的相位差变化来跟踪角膜与晶状体的位移运动。为消除采集过程中由于人为运动会引起噪声相位,以线性运动模型评估大块组织运动相位,利用高阶相位补偿算法对噪声相位进行消除,从而实现搏动相位的提取。
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