LabVIEW开发光学相干断层扫描系统

LabVIEW开发光学相干断层扫描系统

癌症是一种以异常或受损细胞无法控制生长为特征的疾病，是世界上导致死亡的主要原因之一。以前的研究人员已经表明，患病时组织力学会发生变化。能够同时量化和可视化组织力学和细胞行为有可能弥合我们对这两种癌症驱动特性之间复杂关系的理解差距。

目前癌症评估的黄金标准是侵入性和破坏性的，限制了研究和了解患病组织性质的能力。此外，结果有几天到一周或更长时间的时间延迟。因此，非侵入性、非破坏性的实时成像系统将是疾病评估的一大进步。OCT是一种基于表面激光的成像技术，其功能类似于超声波;然而，使用光波代替声波，允许以微米到毫米的高分辨率拍摄图像。此外，OCT已被证明能够实时显示图像。因此，OCT是非侵入性疾病评估系统的主要候选者。

DIMP-OCT有两个基本组成部分：深度成像和多参数采集。OCT同时测量多个参数的能力不依赖于系统的硬件，而是取决于采集后对图像的处理。然而，成像深度和分辨率取决于系统组件，因此可以根据以下公式选择硬件以同时增强两者。

硬件具有宽带光源、作为干涉仪的50-50光纤分束器、逆向反射器、线速相机和数据采集系统控制的振镜的关键组件。光学干涉仪是一种测量工具，它通过半镀银镜分离相干光源，并将光波组合成干涉图案。OCT利用空间分辨干涉图案来收集测量值。它使用50/50分束器，该分束器使用参考臂和样品臂来创建干涉图案，一旦从样品图像中减去参考图像，剩余的图像数据代表地下结构。带有银涂层反射镜的振镜系统用于根据LabVIEW接口提供的电压电平将采样光束引导到样品上的不同位置。振镜在数据采集中起着举足轻重的作用，因为它们允许在样品上进行高精度定位，以及直线采集以创建称为B扫描的2D图像。构建系统时遇到的一些挑战包括光学对准、设备不当和设备故障排除。相机面临的一些挑战源于控制相机帧速率和曝光时间的目标，因为它们由内部设置控制，而不是通过LabVIEW功能直接调节。

OCT系统使用NI-LabVIEW软件运行，用于DIMP-OCT的图形用户界面（GUI）以及使用GUI记录的激光光谱。在设计GUI时，主要考虑用户友好性，因为OCT的最终目标是在临床环境中使用。这意味着系统需要简单易行，以便临床医生能够快速准确地进行测量并提供诊断。

为了实现这种简单性，使用了类似于脚本语言中的函数的子VI。这允许一个干净的界面和更干净的代码，但在一定程度上增加了故障排除的复杂性，因为代码现在具有必须协同工作的层才能有效执行。此外，GUI允许控制显示的图像属性（从以前的迭代升级），使用户能够调整参数，例如对比度以获得更明亮的图像。遇到的一些软件挑战包括实时显示、subVI集成和对内部相机设置的控制。

DIMP-OCT将允许同时测量组织孔隙率，细胞行为和细胞拓扑，从而更全面地测量人体组织健康，使其成为疾病评估和监测的有希望的候选者。近红外光源和干涉仪的集成可在不牺牲分辨率的情况下提供更深入的成像。该系统有望成为实现准确疾病评估和治疗监测的有力工具。

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