1 佛山科学技术学院物理与光电工程学院粤港澳智能微纳光电技术联合实验室，广东 佛山 528225
2 广东唯仁医疗科技有限公司，广东 佛山 528000
3 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院，广东 佛山 528000
4 广州市第一人民医院烧伤整形美容与创面修复科，广东 广州 510180
5 天津大学电气自动化与信息工程学院天津市过程检测与控制重点实验室，天津 300072
6 解放军总医院第一医学中心激光医学科，北京 100853
7 天津恒宇医疗科技有限公司，天津 300308
8 哈尔滨医科大学附属第二医院教育部心肌缺血重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001
皮肤烧伤是一种常见的皮肤疾病，对皮肤烧伤程度的判别对于后续的治疗具有重要意义。光学相干层析技术是一种具有非侵入性、无损伤性和高分辨率等特点的光学检测技术。偏振敏感光学相干层析成像（PS-OCT）具有传统光学相干层析成像没有的双折射信息对比度，能够对病变皮肤进行高分辨率高对比度的实时三维成像。为推动PS-OCT在烧伤诊断中的临床应用，发展了一种简单紧凑且灵活高效的基于扫频光源、单模光纤和圆偏振态输入的PS-OCT技术，对离体猪皮组织进行了烧伤成像研究，并通过直方图相关性算法获得了图像的差异性量化指标。实验结果表明，与正常的皮肤组织相比，烧伤皮肤组织的胶原蛋白受高温影响后产生了明显的双折射变化。利用偏振均匀度（DOPU）、累积相位延迟（CPR）、Stokes偏振参数等，可以明显观察到烧伤后的皮肤组织变化。研究表明，该PS-OCT技术在烧伤诊断中具有很大的应用潜力，可以辅助医生进行烧伤程度的判断。
生物光学 生物医学成像 光学相干层析成像 偏振 皮肤成像 烧伤诊断
1 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院, 广东 佛山 528000
2 湖北科技学院工程技术研究院, 湖北 咸宁 437100
3 佛山科学技术学院国际交流学院、继续教育学院, 广东 佛山 528000
4 广东唯仁医疗科技有限公司, 广东 佛山 528000
5 佛山科学技术学院物理与光电工程学院, 广东 佛山 528000
6 粤港澳智能微纳光电技术联合实验室, 广东 佛山 528000
非侵入式角膜在体弹性测量具有重要临床意义却尚无金标准。提出了基于光学相干层析(OCT)的光学相干弹性成像方法(OCE),实现了微气体(压强为10~40 Pa)脉冲激励下软组织的亚纳米-微米级振幅力学响应的高分辨观测。结合时域恢复曲线拟合模型(R-Model)和频域单自由度振动模型(SDOF-Model),测量了浓度(质量分数)为1.0%~2.0%的琼脂仿体和两名志愿者角膜的固有频率。测量结果表明:固有频率值不受激励压强大小的影响,且与杨氏模量的平方根正相关(皮尔逊相关系数为r≥0.98);SDOF-Model具有更好的可重复性,其平均离散系数(CV)为0.9%(琼脂仿体)和1.7%(人眼角膜),而R-Model的平均CV则高达8.4%(琼脂仿体)和42.6%(人眼角膜),即基于SDOF-Model的微激励OCE方法更适合人眼角膜固有频率的在体测量。
测量 光学相干层析成像 光学相干弹性成像 角膜生物力学 固有频率 共光路相敏探测 光学学报
2022, 42(10): 1012005
1 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院, 广东 佛山 528200
2 佛山科学技术学院物理与光电工程学院, 广东 佛山 528200
3 佛山科学技术学院粤港澳智能微纳光电技术联合实验室, 广东 佛山 528200
4 广东省“珠江人才计划”引进创新创业团队, 广东唯仁医疗科技有限公司, 广东 佛山 528000;
5 天津大学电气自动化与信息工程学院, 天津市过程检测与控制重点实验室, 天津 300072
6 天津恒宇医疗科技有限公司, 天津 300000
7 哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
8 哈尔滨医科大学附属第二医院, 教育部心肌缺血重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
心血管疾病现今已成为人类健康的头号杀手,发展高分辨的腔内影像技术有助于心血管疾病的精准诊疗。光学相干层析成像(OCT)技术具有非接触、非侵入、高分辨率且成像速度快的优点,对心血管疾病的治疗可起到关键性指导作用。首先描述了近年来中国冠脉介入手术持续增长的状况,分别介绍了OCT、内窥OCT以及心血管OCT的研究发展和应用情况,详细综述了心血管OCT在学术研究和商业转化方面的发展进程,阐述了心血管OCT在冠脉斑块临床诊断中的重要作用以及对支架手术及预后的指导性作用。最后对未来心血管OCT的发展前景作出了展望,并总结了心血管OCT的重要应用价值。
医用光学 光学相干层析成像 心血管成像 生物医疗成像 光纤光学成像 内窥成像 激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2400002
1 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院, 广东 佛山 528000
2 佛山科学技术学院物理与光电工程学院, 广东 佛山 528000
3 湖北科技学院工程技术研究院, 湖北 咸宁 437100
软组织生物力学特性的临床检测对于疾病的早期诊断、进展跟踪和疗效评估具有重要意义。光学相干弹性成像(OCE)技术是基于光学相干层析成像(OCT)发展起来的可视化生物力学测量方法,通过观测软组织器官在载荷激励下的静态或动态的力学响应来量化和重构组织器官的生物力学性能,从而获得病灶部分的病理信息。OCE技术具有非侵入的三维成像方式、实时的图像处理性能和高分辨力等优势,在软组织器官(如人眼)的临床生物力学测量方面具备独特的优势和发展潜力。从OCE的静态/动态激励方法、OCT的散斑跟踪技术和相敏探测技术以及生物力学性能量化的解析和有限元分析方法等方面对OCE的理论和方法进行了介绍,对OCE的发展历程进行了回顾,对其最新的发展现状进行了详细的介绍和总结,并对发展趋势进行了讨论。
成像系统 光学相干弹性成像 光学相干层析成像 弹性成像 生物力学性能 激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1400003
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
对流层内，环境温度随海拔高度的升高而降低。为了补偿温度变化对成像质量的影响，设计了主动调焦式航空相机物镜：f=400 mm、视场角2ω=10° 、F数为8、波段460～750 nm、总长380 mm、后截距150 mm；该物镜在常温常压下，调制传递函数(MTF)fMT≥0.52（70 lp/mm），接近衍射极限；各视场弥散斑均方根(RMS)直径大小约3.6 μm；该相机包括一调焦组，移动范围为±5 mm，调焦组每移动0.1 mm，焦平面约移动0.026 mm。针对设计结果，随后进行了温度水平分析和温度梯度仿真。对于温度水平分析，在-60 ℃～+60 ℃下进行了稳态调焦分析，分析结果表明经调焦组主动调焦后，物镜成像质量与常温下相差不多，可成清晰像；于此同时，相机可在调焦完成后，在温度宽度为±16 ℃的范围内保证像质。对于温度梯度仿真，人为地对各透镜单独设定温度场得到20 ℃轴向、径向温度梯度，有限元仿真及相应的计算结果表明，经主动式温度调焦后，在温度梯度情况下，相机物镜依然保证成像清晰。
遥感 航空相机 光学设计 有限元分析
1 中国科学院光电技术研究所，成都 610209
2 中国科学院研究生院，北京 100039
环境温度动态变化时，物镜系统内部出现的温度梯度会导致镜片的折射率、厚度、曲率半径等参数出现非均匀变化，从而造成像质的下降。通过采用合理的温控方案，可以有效地减小物镜温度梯度以改善像质。本文利用光机热集成分析方法，针对一套完整航空相机物镜系统给定的动态温度环境，仿真了航空相机在飞机升空过程中物镜的温度场分布，并据此设计了温度控制方案，提取了相应的物镜面形。利用物镜面形的Zernike 系数，得到了物镜系统的MTF 以实现动态温度条件下的像质评价。结果表明，设计的温控方案可以有效地减小物镜系统径向和轴向的温度梯度，从而改善物镜性能以满足高分辨成像的要求。
航空相机 物镜系统 温度环境 光机热集成分析 aerial camera lens system thermal environment TSO integrated analysis
