嵌入式OCT集成控制系统设计与开发

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光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,简称OCT)技术是一新近发展的高分辨率的生物医学成像手段,它基于低相干成像术,同时结合了共焦成像和外差探测方法的优点,能非侵入性地对活体内部的结构与生理功能进行可视化观察。OCT技术只需借助光这个媒介,不需要进行诸如生理切片等创伤手段来进行探测,故而无任何辐射危险以及没有任何创伤,远比之前的医学影像技术安全,能够胜任无损检测,被称之为“光学活检”。OCT技术不仅可以应用于活体组织的结构成像,还能在功能成像领域得到广泛应用,通过各种算法可以获得活体组织的各种组织特性,如多普勒流速、折射率、光谱特性等等。OCT系统的目标是能够应用于临床,并产生理想的社会和经济效益。因此将OCT系统需要的各种信号发生模块和控制模块采用集成化、智能化、小型化的改进设计,即嵌入式的优化设计,是实现OCT成像系统低成本、小型化和仪器化的关键之一。本文在分析单模光纤型OCT系统原理和工作过程的基础上,提出了将快速扫描延迟线(RSOD)、位相调制器(Phase Modulator)、探测扫描控制信号以及扫描信号的放大滤波电路等,统一于以ARM9为核心的嵌入式光纤型OCT集成控制系统的设计思想。在这种设计思想下,快速扫描延迟线中振镜驱动三角波、DAQ卡同步方波、位相调制器中的高频锯齿波,采用高速DA和相应的逻辑电路产生;同样,探测扫描控制信号模块中的步进电机、位移控制台也由ARM9核心通过驱动芯片与电路直接控制;从而摒弃了由多个通用仪器组成的构建复杂、价格昂贵的分立式光纤型OCT系统结构,并且由于嵌入式Linux操作系统的引入,使得系统具有开发和成本低、可扩展性能好、实时控制功能强、稳定性好等特点。实验结果表明,该嵌入式光纤型OCT控制系统在扫描速度、扫描范围和成像分辨率等方面均能达到设计要求。
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