角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的系统与方法

摘要

本发明公开了一种角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的系统与方法。由喷气激励系统和可横向二维扫描的扫频OCT成像系统组成；喷气激励系统提供与成像光束同轴、沿角膜横向连续分布的气流，使角膜产生应变；同时由OCT系统对角膜成像，将成像系统获取的干涉光谱信息通过相位敏感算法来求取角膜内随深度变化的应变分布；然后可重建出角膜生物力学属性各参量的二维或三维分布图，实现了角膜的弹性成像。本发明还可对眼前节结构进行二维或三维成像。弹性信息对于角膜疾病的早期诊断、以及手术处理过程中的术前预估、手术设计、过程模拟、和术后评价均起着重要作用，它和眼前节结构信息的结合，能为眼科疾病的诊断和手术治疗提供更完整的依据。

权利要求

1.一种角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的系统，其特征在于：由喷气激励系统(14)和可横向二维扫描的扫频OCT成像系统组成；在喷气激励系统(14)的作用下，角膜(15)发生形变，同时通过扫频OCT成像系统对发生形变的角膜(15)进行成像，将扫频OCT成像系统获取的干涉光谱信息通过相位敏感算法来求取角膜内随深度变化的应变分布，然后可重建出角膜的弹性分布图及眼前节结构图；

照明端(1)中扫频光源(5)提供的光束，被第一宽带光纤耦合器(6)分成两束，分别进入样品臂(2)和参考臂(3)；调节参考臂(3)中的平移台(24)，使其带着参考镜(23)移动，直至由样品臂(2)中角膜(15)或眼前节(16)返回的光信号和由参考臂(3)中参考镜(23)返回的光信号之间形成干涉光谱信号；同时通过样品臂(2)中的第一声光移频器(7)和参考臂(3)中的第二声光移频器(17)引入的频率差来调制干涉光谱信号，被调制的干涉光谱信号经探测端(4)中的第二宽带光纤耦合器(25)分束后由平衡探测器(26)接收；通过正交解调可获得复数干涉光谱信号，该复数干涉光谱信号随扫频光源(5)的扫频时间而变化，对其进行反傅里叶变换可得到消除了镜像的眼前节结构信息，实现眼前节结构成像；另外，对该复数干涉光谱信号通过相位敏感算法处理可得到角膜(15)内与深度相关的弹性分布信息，实现角膜弹性成像；

扫频光源(5)进行波长扫描的同时发出采样触发信号，去控制数据采集卡(39)同步采集由平衡探测器(26)接收到的干涉光谱信号；由函数发生卡(38)的两个输出通道提供的扫描驱动信号与扫频光源(5)发出的采样触发信号同步，分别控制垂直扫描器(11)和水平扫描器(12)进行扫描；数据采集卡(39)采集到的信号传输至计算机(40)进行处理。

2.根据权利要求1所述的角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的系统，其特征在于：

所述的喷气激励系统(14)在面向扫描透镜(13)的一侧为可使光束透过的玻璃窗口，面向角膜(15)的一侧为气流出口；喷气激励系统(14)提供沿角膜(15)横向连续分布的气流，气流的方向与光束方向一致；角膜(15)在气流的作用下发生变形。

3.根据权利要求1所述的角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的系统，其特征在于：

所述的可横向二维扫描的扫频OCT成像系统由照明端(1)、样品臂(2)、参考臂(3)、探测端(4)、函数发生卡(38)、数据采集卡(39)和计算机(40)组成。

4.根据权利要求1所述的角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的系统，其特征在于：

所述的扫频光源(5)为输出波长随时间高速扫描的近红外波段宽光谱光源，同时也提供波数k空间的等间隔采样触发信号。

5.根据权利要求1所述的角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的系统，其特征在于：

所述的第一声光移频器(7)和第二声光移频器(17)，能在样品光及参考光之间引入频率差，正交解调后得到复数干涉光谱信号，对它进行反傅里叶变换来得到眼前节(16)的结构图像，该图像不受共轭镜像、直流项和自相干项的干扰。

6.根据权利要求1所述的角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的系统，其特征在于：

所述的第二宽带光纤耦合器(25)为具有50:50分光比的2×2耦合器。

7.一种角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的方法，主要是将由可横向二维扫描的扫频OCT成像系统获得的复数干涉光谱信息传输至计算机(40)，然后实施眼前节结构成像信息处理和采用相位敏感算法的角膜弹性成像信息处理，具体分别如下：对在每个横向扫描点采集到的复数干涉光谱信息，实施沿轴向的一维反傅里叶变换，即得到该扫描点处沿深度方向的一维OCT结构图；再结合横向一维或二维扫描，即可获得整个扫描区域内与深度相关的二维或三维眼前节结构图；

对每个横向扫描点采集到的复数干涉光谱信息，实施沿轴向的一维反傅里叶变换，由变换所得的实部和虚部经反余切运算，可获得包裹在-π～π之间的相位值，解包裹处理后得到所需的相位值，该相位值与角膜(15)的形变量相关联；通过对比角膜(15)变形前后的相位值，可求得角膜(15)内的形变量δz，从而可计算出每个横向扫描点处沿深度方向的一维弹性分布；再结合横向一维或二维扫描，即可获得到整个扫描区域内与深度相关的二维或三维角膜弹性图。

说明书

角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的系统与方法

技术领域

[0001] 本发明涉及角膜光学相干弹性成像和眼前节光学相干层析成像技术，尤其是涉及一种采用扫频光学相干层析成像技术、并结合相位敏感算法对角膜的生物力学信息和眼前节的结构信息进行在体测量的系统与方法。

背景技术

[0002] 生命系统的力学属性是生物力学领域的重要研究内容之一，而力学属性的研究方法之一是基于弹性成像。弹性成像包括激励系统和应变探测成像系统两部分，激励系统对样品施加动态或静态的应力使之发生形变，样品形变区域内与深度相关的应变分布则由各种位移探测成像方法来获得，从而可得到样品形变区域内与深度相关的应力、应变、应力-应变、杨氏模量、泊松比等力学性能的分布。按照位移探测成像方法的不同，弹性成像的主要方法有：超声弹性成像、核磁共振弹性成像、和基于光学相干层析成像(OCT)技术的光学相干弹性成像(OCE)技术等。其中，超声弹性成像需借助耦合剂接触样品，核磁共振弹性成像的成本高昂、耗时、技术复杂，且它们的分辨率均只能达到0.1～1mm水平，根本不能满足临床上对高分辨率成像的要求，很难探测到微小或亚临床症状表现的组织弹性变化。而OCE技术运用OCT技术来探测形变，完全继承了OCT具有的非接触、无侵入、高分辨、和实时等特点，非常适合于组织的在体高分辨层析弹性成像。目前OCE的主要应用领域有：皮肤科中良性组织与肿瘤组织的区别、乳腺癌、角膜弹性成像等。

[0003] 由于角膜的生物力学性能对角膜形状及正常生理功能的维持、以及在角膜疾病诊断、屈光手术设计、人工角膜研发、和角膜接触镜设计等方面具有的重要作用，使得利用弹性成像方法研究角膜的生物力学性能成为目前的热点。圆锥角膜、球形角膜、角膜变性等眼科疾病、以及屈光手术引起的角膜膨胀，都会导致角膜生物力学性能的改变，并进一步引起角膜形状的异常。角膜生物力学性能的异常表现较形状异常要早，属于亚临床特征，所以对角膜生物力学性能的监测成为临床上角膜疾病早期诊断的有效方法。它对角膜疾病手术治疗或屈光手术的作用则贯穿从术前预估、手术设计、过程模拟、术后受力分析、到效果评价的全过程。

[0004] 基于OCT技术的角膜OCE技术是研究角膜生物力学性能的一种非常新颖的在体实时层析成像技术，主要由应力激励系统和应变探测成像系统(OCT系统)这两部分构成，激励源通常为声辐射力、热诱导、机械力、气流等。对眼科成像而言，气流激励为最简单和最安全的方式，如临床上广泛使用的非接触式眼压计及眼反应分析仪就属此种激励，因此是角膜OCE成像中激励源的最佳选择。

[0005] 在David Alonso-Caneiro等人的文献(Assessment of corneal dynamics with high-speed swept source optical coherence tomography combined with an air puff system.Optics Express,2011,19(15):14188-99)里，提出了基于扫频OCT技术的角膜OCE成像系统，采用气流对角膜施加激励，通过OCT成像系统来实时探测这一激励过程中角膜的位移(应变)量；通过对比角膜变形前后的结构图，来得到角膜某点处对应的整个轴向(A-scan)结构随时间的变化量。该系统存在着以下不足：1)角膜位移图基于OCT结构图，限制了位移分辨率(低于OCT的轴向分辨率，通常在μm量级)；2)为了探测到位移的变化，必须对角膜施加μm及以上量级的应变；3)到达平衡探测器两光路的光能不平衡，不能有效消除干涉光谱中直流项的干扰；4)样品臂中的喷气导管直径限制了系统的成像范围，不利于对角膜全局形变的观察；5)只对某一感兴趣的固定点进行观察。随后Karol Karnowski等人在文献(Swept source OCT with air puff chamber for corneal dynamics measurement.Proc.of SPIE,2012,8209:82090R)里对前述系统作了改进，弥补了3)和4)的不足。

[0006] 在休斯顿大学Jiasong Li等人的文献(Combining a focused air-puff system with phase-sensitive optical coherence tomography for the detection of soft-tissue tumors based on elasticity measurement.Proc.of SPIE,2013,8571:8571B-1)里，提出了采用扫频OCT技术及喷气激励系统的软组织弹性成像系统，在样品臂里利用喷气激励系统对软组织施加应力激励，产生表面弹性波，通过相位敏感型扫频OCT来获得表面弹性波的传播速度，从而得到软组织的杨氏模量分布。该系统的具体方法为：在离激励点2mm处每间隔0.5mm或1mm探测弹性波振幅及传播延迟时间，激励为聚焦的短脉冲气流。将激励点与测量点分离，样品臂中光束与激励气流方向不同轴，方便了激励系统的安装、和降低了对物镜焦距的限制。随后该组在文献(Dynamic optical coherence tomography measurements of elastic wave propagation in tissue-mimicking phantoms and mouse cornea in vivo.Journal of Biomedical Optics,2013,18(12):121503)中，在样品臂及参考臂中加入了偏振控制器，减少了因偏振态失配导致的系统轴向分辨率下降。但在上述两系统中，也存在着以下不足：1)对实数干涉光谱信号进行反傅里叶变换产生的共轭镜像限制了系统的成像深度；2)聚焦的激励气流对软组织施加点激励时，需要在每个成像点探测随时间变化的激励信息，降低了系统的实时性；3)成像点为一些孤立的点，由这些点来重构表面弹性波的传播，因此获得的是离散弹性信息、而不是完整信息；4)需要保证激励与扫描的同步，且需要提供可重复控制的激励，增加了系统的复杂性。

[0007] 此外，眼前节的结构信息，如：角膜厚度分布与曲率半径、前房深度与宽度、房角结构等，是目前临床上眼科疾病诊断的主要依据，而OCT技术是获取这些信息的有力工具。眼前节OCT成像仪已在临床上获得了广泛应用，成为了一种常规检查手段。

[0008] 角膜的生物力学信息和眼前节的结构信息，在临床上表现出不同的形式，因此在疾病诊断和手术治疗上均起着重要作用，但各自均只表现了角膜的部分信息，只有把二者结合在一起，才能为眼科疾病的诊断和手术治疗提供更加多元和完善的信息。但到目前为止，还未见将此二者结合的任何报道。

发明内容

[0009] 为了克服背景技术提到的不足，本发明的目的是提供一种角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的系统与方法。该系统采用喷气激励方法来对角膜施加生理范围内可承受的应力，激励为沿角膜横向连续分布的脉冲气流，气流方向与成像光束方向一致，作用区域与成像区域相一致；因激励导致的角膜应变，则由横向二维扫描的扫频OCT成像系统来探测，最后通过相位敏感算法来获得角膜的弹性信息。该系统还可对眼前节的结构进行OCT成像，最终获得包括角膜弹性信息和眼前节结构信息在内的完整信息。

[0010] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的系统，其特征在于：由喷气激励系统和可横向二维扫描的扫频OCT成像系统组成；在喷气激励系统的作用下，角膜发生形变，同时通过扫频OCT成像系统对发生形变的角膜进行成像，将扫频OCT成像系统获取的干涉光谱信息通过相位敏感算法来求取角膜内随深度变化的应变分布，然后可重建出角膜的弹性分布图及眼前节结构图；

[0011] 照明端中扫频光源提供的光束，被第一宽带光纤耦合器分成两束，分别进入样品臂和参考臂；调节参考臂中的平移台，使其带着参考镜移动，直至由样品臂中角膜或眼前节返回的光信号和由参考臂中参考镜返回的光信号之间形成干涉光谱信号；同时通过样品臂中的第一声光移频器和参考臂中的第二声光移频器引入的频率差来调制干涉光谱信号，被调制的干涉光谱信号经探测端中的第二宽带光纤耦合器分束后由平衡探测器接收；通过正交解调可获得复数干涉光谱信号，该复数干涉光谱信号随扫频光源的扫频时间而变化，对其进行反傅里叶变换可得到消除了镜像的眼前节结构信息，实现眼前节结构成像；另外，对该复干涉光谱信号通过相位敏感算法处理可得到角膜内与深度相关的弹性分布信息，实现角膜弹性成像；

[0012] 扫频光源进行波长扫描的同时发出采样触发信号，去控制数据采集卡同步采集由平衡探测器接收到的干涉光谱信号；由函数发生卡的两个输出通道提供的扫描驱动信号与扫频光源发出的采样触发信号同步，分别控制垂直扫描器和水平扫描器进行扫描；数据采集卡采集到的信号传输至计算机进行处理。

[0013] 进一步的，所述的喷气激励系统在面向扫描透镜的一侧为可使光束高效透过的玻璃窗口，面向角膜的一侧为气流出口；喷气激励系统提供沿角膜横向连续分布的气流，气流的方向与光束方向一致；角膜在气流的作用下发生变形。

[0014] 进一步的，所述的可横向二维扫描的扫频OCT成像系统由照明端、样品臂、参考臂、探测端、函数发生卡、数据采集卡、和计算机组成。

[0015] 进一步的，所述的扫频光源为输出波长随时间高速扫描的近红外波段宽光谱光源，同时也提供波数k空间的等间隔采样触发信号。

[0016] 进一步的，所述的第一声光移频器和第二声光移频器，能在样品光及参考光之间引入频率差，正交解调后得到复数干涉光谱信号，对它进行反傅里叶变换来得到眼前节的结构图像，该图像不受共轭镜像、直流项、和自相干项的干扰。

[0017] 进一步的，所述的第二宽带光纤耦合器为具有50:50分光比的2×2耦合器。

[0018] 另外本发明还提供一种角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的方法，主要是将由可横向二维扫描的扫频OCT成像系统获得的复数干涉光谱信息传输至计算机，然后实施眼前节结构成像信息处理、和采用相位敏感算法的角膜弹性成像信息处理，具体分别如下：

[0019] 对在每个横向扫描点采集到的复数干涉光谱信息，实施沿轴向的一维反傅里叶变换，即得到该扫描点处沿深度方向的一维OCT结构图；再结合横向一维或二维扫描，即可获得整个扫描区域内与深度相关的二维或三维眼前节结构图；

[0020] 对每个横向扫描点采集到的复数干涉光谱信息，实施沿轴向的一维反傅里叶变换，由变换所得的实部和虚部经反余切运算，可获得包裹在-π～π之间的相位值，解包裹处理后得到所需的相位值，该相位值与角膜的形变量相关联；通过对比角膜变形前后的相位值，可求得角膜内的形变量δz，从而可计算出每个横向扫描点处沿深度方向的一维弹性分布；再结合横向一维或二维扫描，即可获得到整个扫描区域内与深度相关的二维或三维角膜弹性图。

[0021] 本发明与现有技术相比的有益效果是：

[0022] (1)本发明能同时获取角膜的弹性信息和眼前节的结构信息，二者的结合能为眼科疾病的诊断和手术治疗提供更加多元和完善的信息。目前还未见同时针对此二者进行探测的系统与方法。

[0023] (2)本发明采用的激励方式为沿角膜横向连续分布的气流，气流的方向与成像光束方向一致，作用区域与成像区域相一致，使得弹性成像操作更简单、结果更准确，安全性也更高。而现有系统采用的点激励方式，需探测点激励传输至被成像点处的激励值，这一过程较为复杂；或者采用斜激励方式(激励方向与光束方向不一致)，则会同时引起沿角膜纵向(成像方向)与横向的应变，且此二者相互耦合，使得沿任一方向的计算结果均不准确。

[0024] (3)本发明成像的范围可覆盖整个角膜，也可只针对某一特定区域进行成像，而现有系统只针对某些点进行一维成像。由于OCT的扫频速率极高(101-102KHz量级)，成像光束可进行横向一维或二维扫描，从而可实现角膜弹性和眼前节结构的在体实时二维(帧频大于25fps)或三维成像。

[0025] (4)本发明采用相位敏感型算法，可得到nm量级的形变探测灵敏度。扫频OCT探测到某点的复干涉频谱为 ，其中：Rr为参考镜反射率、Rs(n)为对应采样点n处的样品反射率、ωn为与光程差nΔz相关的角频率、 为与形变引起的光程差变化nΔz+δz相关的相位、n为轴向采样点数、Δz为OCT的轴向分辨率。I(t)经反傅里叶变换后为 ，得到的OCT结构信息为Rs(n)，其分辨率只有μm量级。而利用相位敏感型算法提取的相位值 与形变引起的光程差变化nΔz+δz相关，由不同形变状态之间的相位差得到对应的形变量δz，其形变探测灵敏度由样品中反射信号的信噪比决定，即，所以其形变探测灵敏度可达nm量级。

附图说明

[0026] 图1是本发明的系统结构示意图；

[0027] 图2是本发明的控制系统示意图；

[0028] 图3是本发明的信号处理方法及流程图；

[0029] 图4是本发明的水平扫描光路及喷气激励系统结构图；

[0030] 图5是本发明的扫描成像原理图。

[0031] 图中：1.照明端、2.样品臂、3.参考臂、4、探测端、5.扫频光源、6.第一宽带光纤耦合器、7.第一声光移频器、8.第一光环形器、9.第一偏振控制器、10.第一准直透镜、11.垂直扫描器、12.水平扫描器、13.扫描透镜、14.喷气激励系统、15.角膜、16.眼前节、17.第二声光移频器、18.第二光环形器、19.第二偏振控制器、20.第二准直透镜、21.中性密度滤光片、22.色散补偿片、23.参考镜、24.平移台、25.第二宽带光纤耦合器、26.平衡探测器、27-37.第一至第十一单模光纤、38.函数发生卡、39.数据采集卡、40.计算机。

具体实施方式

[0032] 下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明。

[0033] 本发明的系统结构如图1、图2示，包括照明端1、样品臂2、参考臂3、探测端4、喷气激励系统14、函数发生卡38、数据采集卡39、和计算机40。

[0034] 图1中照明端1由扫频光源5、第一单模光纤27、第一宽带光纤耦合器6组成。样品臂2由第一声光移频器7、第一光环形器8、第一偏振控制器9、第一准直透镜10、垂直和水平扫描器11和12、扫描透镜13、第二至第四单模光纤28-30、第八单模光纤34组成。参考臂3由第二声光移频器17、第二光环形器18、第二偏振控制器19、第二准直透镜20、中性密度滤光片
21、色散补偿片22、参考镜23、平移台24、第五至第七单模光纤31-33、和第九单模光纤35组成。探测端4由第二宽带光纤耦合器25、平衡探测器26、第十和第十一单模光纤36和37组成。

[0035] 由照明端1的扫频光源5发出的光信号经第一单模光纤27传输至第一宽带光纤耦合器6后分成两路：一路进入样品臂2、另一路进入参考臂3。扫频光源5输出波长随时间高速扫描的近红外波段宽光谱光源，同时也提供波数k空间的等间隔采样触发信号。

[0036] 在样品臂2里，由第二单模光纤28传输至第一声光移频器7，经第三单模光纤29传输至第一光环形器8的端口a，再从第一光环形器8的端口b出射，出射光束经第四单模光纤30传输和第一准直透镜10准直后，依次通过垂直扫描器11和水平扫描器12后、被扫描透镜
13聚焦在角膜15或眼前节16上。从角膜15或眼前节16返回的样品光，沿原路返回至第一光环形器8的端口b，再从第一光环形器8的端口c出射，并由第八单模光纤34传输至第二宽带光纤耦合器25。喷气激励系统14位于扫描透镜13和角膜15之间，在面对扫描透镜13的一侧为可使光束高效透过的玻璃窗口，面对角膜15的一侧为气流出口。由喷气激励系统14提供的激励气流作用在角膜15上，使之发生变形，激励方式为沿角膜横向连续分布的气流，激励气流的方向与成像光束方向一致。

[0037] 在参考臂3里，由第五单模光纤31传输至第二声光移频器17，经第六单模光纤32传输至第二光环形器18的端口d，再从第二光环形器18的端口e出射，出射光束经第七单模光纤33传输和第二准直透镜20准直后，通过中性密度滤光片21和色散补偿片22后，垂直入射固定在平移台24上的参考镜23。从参考镜23返回的参考光，沿原路返回至第二光环形器18的端口e，再从第二光环形器18的端口f出射，并由第九单模光纤35传输至第二宽带光纤耦合器25。第一、二声光移频器分别在样品臂及参考臂中引入频率差调制干涉信号；中性密度滤光片21衰减参考臂中的光强；色散补偿片22用来匹配因样品臂中扫描透镜的引入造成的参考臂和样品臂之间的色散失配。

[0038] 在探测端4，从第八单模光纤34传输的样品光和第九单模光纤35传输的参考光，通过第二宽带光纤耦合器25后，各自分成两部分，并分别由第十单模光纤36和第十一单模光纤37传输至平衡探测器26的负极和正极接收端。第二宽带光纤耦合器25为具有50:50分光比的2×2耦合器。

[0039] 平移台24带着参考镜23作直线移动，直至由眼角膜15返回的样品光和从参考镜23返回的参考光形成干涉条纹。

[0040] 照明端1、样品臂2、参考臂3、探测端4构成可横向二维扫描的扫频OCT成像系统，由可横向二维扫描的扫频OCT成像系统测量喷气激励系统14引起的角膜15内部形变分布。

[0041] 本发明的控制系统如图2所示。扫频光源5进行波长扫描的同时发出采样触发信号，去控制数据采集卡39同步采集由平衡探测器26接收到的干涉光谱信号；由函数发生卡38的两个输出通道提供的扫描驱动信号与扫频光源5发出的采样触发信号同步，分别控制垂直扫描器11和水平扫描器12进行扫描；数据采集卡39采集到的信号传输至计算机40进行处理。

[0042] 图3是本发明的信号处理方法及流程图。一种角膜弹性成像与眼前节结构成像相结合的方法，主要是将由可横向二维扫描的扫频OCT成像系统获得的复数干涉光谱信息传输至计算机40，然后实施眼前节结构成像信息处理、和采用相位敏感算法的角膜弹性成像信息处理，具体包括以下步骤：

[0043] 步骤S1：系统参数计算与设置：计算第一和第二声光移频器7和17需在样品臂2及参考臂3之间引入的移频差，确定横向扫描范围、扫描间距及扫描方式等；

[0044] 步骤S2：采集横向B-scan的干涉光谱信号：扫频光源5开始波长扫描，同时发出采样触发信号；函数发生卡38的一个输出通道提供锯齿波信号同步驱动水平扫描器12进行横向B-scan扫描，数据采集卡39同步采集横向B-scan的干涉光谱信号，它由一系列轴向、即A-scan信号构成；

[0045] 步骤S3：接收端信号解调：平衡探测器26接收到的干涉光谱信号，经带通滤波器后，利用正交解调器得到干涉信号的实部及虚部，可重构出每一A-scan的复干涉光谱信号；

[0046] 步骤S4：信号处理与二维眼前节结构图像重建：对复干涉光谱信号沿轴向进行一维反傅里叶变换，可得到消除镜像的A-scan结构图，通过水平扫描由B-scan包含的所有A-scan结构图可重建出眼前节16的二维OCT结构图；

[0047] 步骤S5：采用相位敏感算法重建角膜二维弹性图：对复干涉光谱信号沿轴向进行一维反傅里叶变换，再由变换结果的实部和虚部经反余切处理，可获得包裹在-π～π之间的相位值，解包裹处理后得到所需的相位值，该相位值与角膜15的形变量相关联；通过对比角膜15变形前后的相位值，可求得角膜15的形变量δz，从而可计算出A-scan对应的弹性模量、形变位移等弹性信息，通过水平扫描由B-scan包含的所有A-scan弹性信息，可重构出角膜15的二维弹性图；

[0048] 步骤S6：横向二维干涉光谱信号采集，及眼前节三维结构图和角膜三维弹性图的重建：在扫频光源5采样触发信号的触发下，函数发生卡38的另一输出通道提供的阶梯信号同步驱动垂直扫描器11进行扫描，重复步骤S2至步骤S5，可获得沿垂直扫描方向的多副B-scan二维图像，由它们可分别重建出眼前节16的三维结构图像和角膜15的三维弹性图像。

[0049] 图4是本发明的水平扫描光路及喷气激励系统结构图。扫频光束由水平扫描器12偏转后透过扫描透镜13，并经喷气激励系统14的玻璃窗口14-1及喷气嘴14-2聚焦在位于焦平面处样品上的不同位置；扫描驱动信号控制水平扫描器12振动到b、a、b’位置，相应的扫频光束则聚焦到焦平面处样品面上的点1b、1a、1b’。

[0050] 图5是本发明所用的扫描成像原理图。扫频光源发出的扫频光信号分成两束分别进入样品臂及参考臂，从样品臂及参考臂返回的光信号形成干涉光谱信号并被平衡探测器探测，该信号经正交解调后得到复数干涉光谱信号；扫频光源进行波长扫描的同时发出采样触发信号，去控制数据采集卡同步采集解调后的复数干涉光谱信号；由函数发生卡的两个输出通道提供的扫描驱动信号与扫频光源发出的采样触发信号同步，分别控制二维扫描系统进行扫描；数据采集卡采集到的信号传输至计算机进行眼前节结构成像和角膜弹性成像处理，完成成像的重构及显示。

[0051] 本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。

[0052] 上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制。在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。