RU2615035C1 - Device for recording images of cross-polarization low-coherence optical interferometry - Google Patents
Device for recording images of cross-polarization low-coherence optical interferometry Download PDFInfo
- Publication number
- RU2615035C1 RU2615035C1 RU2015140092A RU2015140092A RU2615035C1 RU 2615035 C1 RU2615035 C1 RU 2615035C1 RU 2015140092 A RU2015140092 A RU 2015140092A RU 2015140092 A RU2015140092 A RU 2015140092A RU 2615035 C1 RU2615035 C1 RU 2615035C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polarization
- optical
- optical radiation
- radiation
- cross
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 179
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005388 cross polarization Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 127
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 101
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000003491 array Methods 0.000 claims 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 15
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 abstract description 13
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 abstract description 13
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 abstract description 13
- 230000002999 depolarising effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 abstract 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 206010016654 Fibrosis Diseases 0.000 description 6
- 230000004761 fibrosis Effects 0.000 description 6
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 3
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 3
- YIQKLZYTHXTDDT-UHFFFAOYSA-H Sirius red F3B Chemical compound C1=CC(=CC=C1N=NC2=CC(=C(C=C2)N=NC3=C(C=C4C=C(C=CC4=C3[O-])NC(=O)NC5=CC6=CC(=C(C(=C6C=C5)[O-])N=NC7=C(C=C(C=C7)N=NC8=CC=C(C=C8)S(=O)(=O)[O-])S(=O)(=O)[O-])S(=O)(=O)O)S(=O)(=O)O)S(=O)(=O)[O-])S(=O)(=O)[O-].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+] YIQKLZYTHXTDDT-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 208000038016 acute inflammation Diseases 0.000 description 2
- 230000006022 acute inflammation Effects 0.000 description 2
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000028161 membrane depolarization Effects 0.000 description 2
- 208000008636 Neoplastic Processes Diseases 0.000 description 1
- 208000037273 Pathologic Processes Diseases 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 208000037976 chronic inflammation Diseases 0.000 description 1
- 230000006020 chronic inflammation Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003748 differential diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 210000004877 mucosa Anatomy 0.000 description 1
- 230000000771 oncological effect Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000009054 pathological process Effects 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 210000001835 viscera Anatomy 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
- G01B9/02027—Two or more interferometric channels or interferometers
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам получения и обработки изображений оптической интерферометрии (оптической когерентной томографии). Изобретение может быть использовано для прижизненной визуализации и количественной оценки деполяризующих свойств отдельных участков биологических тканей, в том числе человеческих.The invention relates to devices for obtaining and processing images of optical interferometry (optical coherence tomography). The invention can be used for intravital imaging and quantification of depolarizing properties of individual sections of biological tissues, including human.
Для целей диагностики ряда заболеваний, в том числе онкологических и воспалительных, а также оценки, в том числе ранней, эффективности некоторых видов терапии важную роль играет информация о деполяризующих свойствах биологической ткани, определяемых, в частности, наличием в биологической такни коллагеновых волокон, а также характером распределения коллагеновых волокон в биологической ткани. Данные о характере и степени повреждений коллагеновой сети могут быть использованы в клинике для дифференциальной диагностики заболеваний, выявления ранних неопластических процессов, определения ответа соединительнотканной стромы на проводимое лечение, определения качества трансплантатов на основе коллагена.For the purposes of diagnosing a number of diseases, including oncological and inflammatory ones, as well as evaluating, including early, the effectiveness of certain types of therapy, information on the depolarizing properties of biological tissue, which is determined, in particular, by the presence of collagen fibers in the biological tissue, as well as the nature of the distribution of collagen fibers in biological tissue. Data on the nature and degree of damage to the collagen network can be used in the clinic for differential diagnosis of diseases, detection of early neoplastic processes, determining the response of connective tissue stroma to treatment, and determining the quality of collagen-based transplants.
Известно, что патологические состояния, меняя свойства и целостность здоровых тканей, меняют их поляризационные свойства (двулучепреломление, деполяризацию). Именно по этой причине перспективным методом является использование поляризационной оптической интерферометрии для выявления патологии тканей, в частности поляризационно-чувствительной оптической интерферометрии, исследующей двулучепреломление ткани, и кросс-поляризационной оптической интерферометрии, которая регистрирует случайную деполяризацию излучения.It is known that pathological conditions, changing the properties and integrity of healthy tissues, change their polarization properties (birefringence, depolarization). For this reason, a promising method is the use of polarized optical interferometry to detect tissue pathology, in particular polarization-sensitive optical interferometry, which studies birefringence of the tissue, and cross-polarized optical interferometry, which detects random radiation depolarization.
Известно устройство, предназначенное для выделения и визуализации информации о поляризационных свойствах участков биологической ткани. В частности, известен способ, описанный в Johannes F. de Boer and Thomas E. Milner "Review of polarization sensitive optical coherence tomography and Stokes vector determination", J. Biomed. Opt. 7(3), 359-371 (Jul 01, 2002).; http://dx.doi.org/10.1117/1.1483879 авторов Johannes F. de Boer and Thomas E. Milner, при котором для формирования изображения используется специальным образом подготовленная опорная волна и независимая регистрация компонент изображения независимыми регистрирующими устройствами. Недостатком описанного подхода является использование элементов оптики свободного пространства и нереализуемость устройства в волоконном варианте, позволяющем использовать гибкие зонды, обеспечивающие возможность наблюдения и анализа внутренней структуры ряда внутренних органов.A device is known for isolating and visualizing information about the polarization properties of areas of biological tissue. In particular, a method is known, described in Johannes F. de Boer and Thomas E. Milner, "Review of polarization sensitive optical coherence tomography and Stokes vector determination", J. Biomed. Opt. 7 (3), 359-371 (Jul 01, 2002) .; http://dx.doi.org/10.1117/1.1483879 by Johannes F. de Boer and Thomas E. Milner, in which a specially prepared reference wave and independent registration of image components by independent recording devices are used to form the image. The disadvantage of the described approach is the use of elements of free space optics and the unrealizability of the device in the fiber version, which allows the use of flexible probes, which make it possible to observe and analyze the internal structure of a number of internal organs.
За прототип предлагаемого изобретения выбрано устройство регистрации изображений кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии, содержащее источник оптического излучения, направляющий элемент, оптически связанный с источником оптического излучения, устройство доставки, формирующее и доставляющее оптический пучок к исследуемому образцу, содержащее входную и выходную (дистальную) части, выходная часть которого содержит поляризационно независимый опорный отражатель, устройство доставки, обеспечивающее формирование комбинированного оптического излучения, содержит обратно рассеянное от исследуемого образца и отраженное от поляризационно независимого опорного отражателя излучения преобразующее устройство, предназначенное для разделения комбинированного оптического излучения, поступающего с устройства доставки через направляющий элемент, на по крайней мере две части и последующего объединения этих частей после приобретения ими предустановленных оптических задержек, где по крайней мере один из оптических путей содержит управитель поляризации, предназначенный для формирования состояния поляризации первой части оптического излучения, ортогонального по отношению к состоянию поляризации второй части оптического излучения, оптоэлектронное регистрирующее устройство, оптически соединенное с преобразующим устройством, предназначенным для спектральной регистрации по крайней мере одного из: кросс-поляризованной компоненты комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта, и компоненты комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта, сохранившей исходное состояние поляризации излучения (патент US 7728985 В2 «Polarization-sensitive common path optical coherence reflectometry/tomography device», авторов Feldchtein, Felix I., Gelikonov, Valentin M., Gelikonov, Grigory V. 1.)For the prototype of the present invention, a device for recording images of cross-polarized low-coherent optical interferometry is selected, containing an optical radiation source, a directing element optically coupled to an optical radiation source, a delivery device forming and delivering an optical beam to the sample to be studied, containing input and output (distal) parts , the output part of which contains a polarization-independent reference reflector, a delivery device providing combined optical radiation, contains a conversion device designed to separate the combined optical radiation coming from the delivery device through the guide element into at least two parts and then combining these parts after acquisition, backscattered from the test sample and reflected from the polarization-independent reference radiation reflector. predefined optical delays, where at least one of the optical paths contains a polarizer a device intended to form a polarization state of the first part of the optical radiation orthogonal with respect to the polarization state of the second part of the optical radiation, an optoelectronic recording device optically coupled to a conversion device intended for spectral recording of at least one of the cross-polarized components of the combined optical radiation returned from the object under study, and the components of the combined optical radiation returned and h of the studied object, which retained the initial state of radiation polarization (patent US 7728985 B2 "Polarization-sensitive common path optical coherence reflectometry / tomography device", authors Feldchtein, Felix I., Gelikonov, Valentin M., Gelikonov, Grigory V. 1.)
Однако при реализации известного устройства в случае спектральной регистрации оптического излучения с использованием одного оптоэлектронного регистрирующего устройства возможна регистрация только одного из кросс-поляризованной компоненты комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта, и компоненты комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта, сохранившей исходное состояние поляризации излучения. Для спектральной регистрации второй компоненты в ближайшем аналоге вводятся второе преобразующее устройство и второе оптоэлектронное регистрирующее устройство, что существенно усложняет и удорожает конечный продукт.However, when implementing the known device in the case of spectral registration of optical radiation using one optoelectronic recording device, it is possible to register only one of the cross-polarized components of the combined optical radiation returned from the object under study, and the components of the combined optical radiation returned from the object under study, which retained the initial state of polarization radiation. For spectral recording of the second component, a second converting device and a second optoelectronic recording device are introduced in the closest analogue, which significantly complicates and increases the cost of the final product.
Техническим эффектом, на получение которого направлено данное изобретение, является разработка устройства для регистрации изображений кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии, позволяющего расширить его функциональные возможности, а именно обеспечить регистрацию кросс-поляризованной компоненты комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта, и компоненты комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта, сохранившей исходное состояние поляризации излучения, с использованием одного оптоэлектронного регистрирующего устройства.The technical effect to which this invention is directed is the development of a device for recording images of cross-polarized low coherent optical interferometry, which allows to expand its functionality, namely, to ensure the registration of cross-polarized components of the combined optical radiation returned from the object under study, and the components of the combined optical radiation returned from the investigated object, which retained the initial state of polarization radiation using one optoelectronic recording device.
Указанный технический эффект достигается тем, что в устройстве регистрации изображений кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии, содержащем источник оптического излучения, направляющий элемент, оптически связанный с источником оптического излучения, устройство доставки, формирующее и доставляющее оптический пучок к исследуемому образцу, содержащее входную и выходную (дистальную) части, выходная часть которого содержит поляризационно независимый опорный отражатель, устройство доставки обеспечивает формирование комбинированного оптического излучения, содержит обратно рассеянное от исследуемого образца и отраженное от поляризационно независимого опорного отражателя излучения преобразующее устройство, предназначенное для разделения комбинированного оптического излучения, поступающего с устройства доставки через направляющий элемент, на по крайней мере две части и последующего объединения этих частей после приобретения ими предустановленных оптических задержек, где по крайней мере один из оптических путей содержит управитель поляризации, предназначенный для формирования состояния поляризации первой части оптического излучения, ортогонального по отношению к состоянию поляризации второй части оптического излучения, оптоэлектронное регистрирующее устройство, оптически соединенное с преобразующим устройством, предназначенное для спектральной регистрации по крайней мере одного из: кросс-поляризованной компоненты комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта, и компоненты комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта, сохранившей исходное состояние поляризации излучения, управитель поляризации выполнен управляемым электронным образом для обеспечения в процессе последовательной регистрации изображений последовательного изменения состояния поляризации первой части оптического излучения с ортогонального на параллельное по отношению к состоянию поляризации второй части оптического излучения и обратно. Управитель поляризации выполнен магнитооптическим. Преобразующее устройство содержит как минимум один поляризационно независимый элемент, предназначенный для разделения и последующего объединения частей комбинированного оптического излучения после приобретения ими предустановленных оптических задержек, все оптические пути оканчиваются регулярными зеркалами. Преобразующее устройство содержит как минимум первый и второй поляризационно независимые элементы, предназначенные первый - для разделения комбинированного оптического излучения, поступающего с устройства доставки через направляющий элемент, на по крайней мере две части и второй - для последующего объединения этих частей после приобретения ими предустановленных оптических задержек.The indicated technical effect is achieved by the fact that in the device for recording images of cross-polarized low-coherent optical interferometry containing an optical radiation source, a directing element optically coupled to an optical radiation source, a delivery device that generates and delivers an optical beam to the test sample containing input and output ( distal) parts, the output part of which contains a polarization independent reference reflector, the delivery device provides combined optical radiation contains a conversion device, which is backscattered from the test sample and reflected from the polarization-independent reference radiation reflector, for separating the combined optical radiation from the delivery device through the guide element into at least two parts and the subsequent combination of these parts after acquisition predefined optical delays, where at least one of the optical paths contains a field manager of polarization, designed to form the polarization state of the first part of the optical radiation, orthogonal with respect to the polarization state of the second part of the optical radiation, an optoelectronic recording device optically coupled to the conversion device, intended for spectral recording of at least one of the cross-polarized components of the combined optical radiation returned from the object under study and the components of the combined optical radiation returned of the examined object, retained the original state of polarization, polarization ruler controlled electronically configured to provide a consistent image registration process consistent state change of the first portion of the optical radiation with the orthogonal polarization in parallel with respect to the state of polarization of optical radiation of the second part and vice versa. The polarization controller is magneto-optical. The conversion device contains at least one polarization-independent element designed to separate and subsequently combine parts of the combined optical radiation after they acquire predefined optical delays; all optical paths end with regular mirrors. The conversion device contains at least the first and second polarization-independent elements, the first intended for separating the combined optical radiation from the delivery device through the guide element into at least two parts and the second for the subsequent combination of these parts after they acquire predefined optical delays.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве регистрации изображений кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии, содержащем источник оптического излучения, преобразующее устройство, оптически связанное с источником оптического излучения, содержащее как минимум два оптических пути, предназначенное для разделения комбинированного оптического излучения, поступающего с устройства доставки через направляющий элемент, на по крайней мере две части и последующего объединения этих частей после приобретения ими предустановленных оптических задержек, где по крайней мере один из оптических путей содержит управитель поляризации, предназначенный для формирования состояния поляризации первой части оптического излучения, ортогонального по отношению к состоянию поляризации второй части оптического излучения, направляющий элемент, оптически связанный с преобразующим устройством, устройством доставки и оптоэлектронным регистрирующим устройством, устройство доставки, формирующее и доставляющее оптический пучок к исследуемому образцу, устройство доставки содержит входную и выходную (дистальную) части, выходная часть содержит поляризационно независимый опорный отражатель, устройство доставки обеспечивает формирование комбинированного оптического излучения, содержащего обратно рассеянное от исследуемого образца и отраженное от поляризационно независимого опорного отражателя излучения, оптоэлектронное регистрирующее устройство, оптически соединенное с преобразующим устройством, предназначенное для спектральной регистрации по крайней мере одного из: кросс-поляризованной компоненты комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта, и компоненты комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта, сохранившей исходное состояние поляризации излучения, управитель поляризации выполнен управляемым электронным образом для обеспечения в процессе последовательной регистрации изображений последовательного изменения состояния поляризации первой части оптического излучения с ортогонального на параллельное по отношению к состоянию поляризации второй части оптического излучения и обратно. Управитель поляризации выполнен магнитооптическим. Преобразующее устройство содержит как минимум один поляризационно независимый элемент, предназначенный для разделения и последующего объединения частей излучения, поступающего от источника оптического излучения после приобретения ими предустановленных оптических задержек, все оптические пути оканчиваются регулярными зеркалами. Преобразующее устройство содержит как минимум первый и второй поляризационно независимые элементы, предназначенные первый - для разделения излучения, поступающего от источника оптического излучения, поступающего на устройство доставки через направляющий элемент, на по крайней мере две части, и второй - для последующего объединения этих частей после приобретения ими предустановленных оптических задержек.The technical result is achieved by the fact that in the known device for recording images of cross-polarized low-coherent optical interferometry containing an optical radiation source, a converting device optically coupled to an optical radiation source containing at least two optical paths for separating combined optical radiation from the device delivery through the guide element to at least two parts and the subsequent combination of these parts after the acquisition by them of predefined optical delays, where at least one of the optical paths contains a polarization manager designed to generate a polarization state of the first part of the optical radiation orthogonal to the polarization state of the second part of the optical radiation, a guiding element optically coupled to the conversion device, the delivery device and optoelectronic recording device, a delivery device that forms and delivers an optical beam to the studied For example, the delivery device contains an input and output (distal) parts, the output part contains a polarization-independent reference reflector, the delivery device provides the formation of combined optical radiation containing backscattered from the test sample and reflected from a polarization-independent reference radiation reflector, an optoelectronic recording device, optically connected with a conversion device designed for spectral recording of at least one of: ss-polarized components of the combined optical radiation returned from the object under investigation and components of the combined optical radiation returned from the object under study that retained the initial state of radiation polarization, the polarization manager is electronically controlled to ensure that during the sequential recording of images a sequential change in the polarization state of the first part of the optical radiation from orthogonal to parallel with respect to the state polarization of the second part of the optical radiation and vice versa. The polarization controller is magneto-optical. The conversion device contains at least one polarization-independent element, designed to separate and subsequently combine parts of the radiation coming from the optical radiation source after they acquire predefined optical delays, all optical paths end with regular mirrors. The conversion device contains at least the first and second polarization-independent elements, the first intended to separate the radiation from the optical radiation source entering the delivery device through the guide element into at least two parts, and the second to combine these parts after acquisition predefined optical delays.
Новизну устройства авторы усматривают в том, что управитель поляризации выполнен управляемым электронным образом для обеспечения в процессе последовательной регистрации изображений последовательного изменения состояния поляризации первой части оптического излучения с ортогонального на параллельное по отношению к состоянию поляризации второй части оптического излучения и обратно. Управитель поляризации выполнен магнитооптическим. Преобразующее устройство содержит как минимум один поляризационно независимый элемент, предназначенный для разделения и последующего объединения частей комбинированного оптического излучения после приобретения ими предустановленных оптических задержек, все оптические пути оканчиваются регулярными зеркалами. Преобразующее устройство содержит как минимум первый и второй поляризационно независимые элементы, предназначенные первый - для разделения комбинированного оптического излучения, поступающего с устройства доставки через направляющий элемент, на, по крайней мере две части и второй - для последующего объединения этих частей после приобретения ими предустановленных оптических задержек.The authors see the novelty of the device in that the polarization manager is made in a controlled electronic manner to ensure, during the sequential registration of images, a sequential change in the polarization state of the first part of the optical radiation from orthogonal to parallel with respect to the polarization state of the second part of the optical radiation and vice versa. The polarization controller is magneto-optical. The conversion device contains at least one polarization-independent element designed to separate and subsequently combine parts of the combined optical radiation after they acquire predefined optical delays; all optical paths end with regular mirrors. The conversion device contains at least the first and second polarization-independent elements, the first intended to separate the combined optical radiation coming from the delivery device through the guide element into at least two parts and the second to combine these parts after they acquire predefined optical delays .
Новизну устройства авторы усматривают в том, что управитель поляризации выполнен управляемым электронным образом для обеспечения в процессе последовательной регистрации изображений последовательного изменения состояния поляризации первой части оптического излучения с ортогонального на параллельное по отношению к состоянию поляризации второй части оптического излучения и обратно. Управитель поляризации выполнен магнитооптическим. Преобразующее устройство содержит как минимум один поляризационно независимый элемент, предназначенный для разделения и последующего объединения частей излучения, поступающего от источника оптического излучения после приобретения ими предустановленных оптических задержек, все оптические пути оканчиваются регулярными зеркалами. Преобразующее устройство содержит как минимум первый и второй поляризационно независимые элементы, предназначенные первый - для разделения излучения, поступающего от источника оптического излучения, поступающего на устройство доставки через направляющий элемент, на по крайней мере две части и второй - для последующего объединения этих частей после приобретения ими предустановленных оптических задержек.The authors see the novelty of the device in that the polarization manager is made in a controlled electronic manner to ensure, during the sequential registration of images, a sequential change in the polarization state of the first part of the optical radiation from orthogonal to parallel with respect to the polarization state of the second part of the optical radiation and vice versa. The polarization controller is magneto-optical. The conversion device contains at least one polarization-independent element, designed to separate and subsequently combine parts of the radiation coming from the optical radiation source after they acquire predefined optical delays, all optical paths end with regular mirrors. The conversion device contains at least the first and second polarization-independent elements, the first intended to separate the radiation coming from the optical radiation source entering the delivery device through the guide element into at least two parts and the second to combine these parts after they are acquired preset optical delays.
Предлагаемое устройство поясняется графическим материаломThe proposed device is illustrated graphic material.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для регистрации изображений кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии, состоящего из источника оптического излучения 1, направляющего элемента 2, устройства доставки 3, преобразующего устройства 5, оптоэлектронного регистрирующего устройства 6 и объекта исследования 4.In FIG. 1 is a schematic diagram of a device for recording images of cross-polarized low coherent optical interferometry, consisting of an
На фиг. 2 представлена принципиальная схема преобразующего устройства, состоящего в первом частном случае из управителя поляризации 7, неполяризующего делителя оптического излучения 8, зеркал 9.In FIG. 2 is a schematic diagram of a conversion device consisting in the first particular case of a
На фиг. 3 представлена принципиальная схема преобразующего устройства, состоящего во втором частном случае из управителя поляризации 7, двух неполяризующих делителей оптического излучения 8.In FIG. 3 is a schematic diagram of a conversion device consisting in the second particular case of a
На фиг. 4 представлена принципиальная схема устройства для регистрации изображений кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии во втором частном случае реализации, состоящего из источника оптического излучения 1, преобразующего устройства 5, направляющего элемента 2, устройства доставки 3, оптоэлектронного регистрирующего устройства 6 и объекта исследования 4.In FIG. 4 is a schematic diagram of a device for recording images of cross-polarization low-coherent optical interferometry in the second particular implementation, consisting of an
На фиг. 5 представлены характерные изображения кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии (верхний ряд) и изображения гистологических препаратов в поляризованном свете, окраска пикросириусом красным (нижний ряд) слизистой оболочки щеки для состояний: а, г - деградации KB (острое воспаление), б, д - избыточного накопления КВ (слабый фиброз), в, е - избыточного накопления коллагеновых волокон (выраженный фиброз).In FIG. Figure 5 shows characteristic images of cross-polarized low-coherent optical interferometry (upper row) and histological images in polarized light, picrosirius red (lower row) staining of the cheek mucosa for conditions: a, d - KB degradation (acute inflammation), b, e - excessive accumulation of CV (weak fibrosis), c, e - excessive accumulation of collagen fibers (severe fibrosis).
Предлагаемое устройство позволяет получить при использовании следующий технический эффект - осуществить регистрацию кросс-поляризованной компоненты комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта, и компоненты комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта, сохранившей исходное состояние поляризации излучения, с использованием одного оптоэлектронного регистрирующего устройства.The proposed device makes it possible to use the following technical effect when using it: register the cross-polarized component of the combined optical radiation returned from the studied object and the components of the combined optical radiation returned from the studied object, which retained the initial state of radiation polarization, using one optoelectronic recording device.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The work of the proposed device is as follows.
Излучение источника оптического излучения 1 (фиг 1) направляется на направляющий элемент 2, перенаправляющий излучение на устройство доставки 3. На дистальном конце устройства доставки 3 организуется опорное отражение оптического излучения и формируется зондирующий пучок, направляемый на объект исследования 4. Оптическое излучение рассеивается на оптических неоднородностях объекта исследования 4 и частично возвращается в устройство доставки 3. Опорное и рассеянное в объекте исследования 4 оптическое излучение распространяется по устройству доставки 3 в направлении направляющего элемента 2, где перенаправляется на преобразующее устройство 5. Преобразующее устройство 5 содержит как минимум два оптических пути и предназначено для разделения комбинированного оптического излучения, поступающего с устройства доставки 3 через направляющий элемент 2, на по крайней мере две части и последующего объединения этих частей после приобретения ими предустановленных оптических задержек. По крайней мере один из оптических путей в преобразующем устройстве 5 содержит управитель поляризации 7 (фиг 2, 3), предназначенный для формирования состояния поляризации первой части оптического излучения, отличного по отношению к состоянию поляризации второй части оптического излучения. Разность оптических задержек, приобретаемая порциями комбинированного оптического излучения при прохождении преобразующего устройства 5, совпадает с величиной разности оптических задержек, приобретаемых опорным и рассеянным в объекте исследования 4 оптическим излучением, что делает возможной спектральную регистрацию изображений кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии с использованием оптоэлектронного регистрирующего устройства 6. В процессе последовательной регистрации изображений кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии происходит последовательное переключение управителя поляризации 7 между состояниями, обеспечивающими на выходе преобразующего устройства 5 состояние поляризации компоненты, прошедшей через управитель поляризации 7, ортогональным и параллельным состоянию поляризации компоненты, прошедшей по второму оптическому пути. Благодаря этим переключениям на выходе оптоэлектронного регистрирующего устройства 6 последовательно формируются сигналы, соответствующие изображениям кросс-поляризованной и сохранившей исходное состояние поляризации компонент комбинированного оптического излучения, возвращенного из исследуемого объекта.The radiation of the optical radiation source 1 (FIG. 1) is directed to the guiding
В частном случае, управитель поляризации может быть выполнен на основе магнитоактивного элемента (элемента Фарадея), вращающего плоскость поляризации излучения на 90 градусов при подаче на него соответствующего напряжения и не изменяющего состояния поляризации излучения в отсутствие подаваемого напряжения.In the particular case, the polarization manager can be made on the basis of a magnetically active element (Faraday element) that rotates the plane of polarization of radiation by 90 degrees when a corresponding voltage is applied to it and does not change the state of polarization of radiation in the absence of applied voltage.
В первом частном случае реализации преобразующее устройство выполнено по схеме интерферометра Майкельсона и состоит из управителя поляризации 7, неполяризующего делителя оптического излучения 8 и двух зеркал 9. Реализация преобразующего устройства по схеме интерферометра Майкельсона позволяет обеспечить широкий диапазон изменения величины разности оптических путей в плечах интерферометра и оптимально для построения преобразующего устройства на элементах объемной оптики.In the first particular case of the implementation, the conversion device is made according to the Michelson interferometer scheme and consists of a
В втором частном случае реализации преобразующее устройство выполнено по схеме интерферометра Маха-Цандера и состоит из управителя поляризации 7 и двух неполяризующих делителей оптического излучения 8. Реализация преобразующего устройства по схеме интерферометра Маха-Цандера оптимальна при реализации преобразующего устройства на элементах волоконной оптики.In the second special case of implementation, the conversion device is made according to the scheme of the Mach-Zander interferometer and consists of a
В первом частном случае реализации устройства для регистрации изображений кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии преобразующее устройство 5 может быть расположено в оптическом тракте непосредственно перед оптоэлектронным регистрирующим устройством 6 (фиг 1), что позволяет использовать часть излучения, выходящего из второго выхода неполяризующего делителя оптического излучения 8, для оперативной корректировки мощности излучения и состояния его поляризации.In the first particular case of the implementation of the device for recording images of cross-polarized low-coherent optical interferometry, the converting
Во втором частном случае реализации устройства для регистрации изображений кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии преобразующее устройство 5 может быть расположено в оптическом тракте до направляющего элемента 2 (фиг 4), что позволяет увеличить величину полезного сигнала за счет уменьшения потерь комбинированного оптического излучения.In the second particular case of the implementation of the device for recording images of cross-polarization low-coherent optical interferometry, the converting
Пример конкретной реализации устройства для регистрации изображений кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии.An example of a specific implementation of a device for recording images of cross-polarized low coherent optical interferometry.
Для конкретной реализации было собрано устройство, содержащее источник оптического излучения с длиной волны 1,3 мкм, преобразующее устройство, оптически связанное с источником оптического излучения, реализованное по схеме интерферометра Майкельсона, содержащее управитель поляризации на основе элемента Фарадея, при подаче напряжения поворачивающего плоскость поляризации падающего излучения на 45 градусов (при двойном проходе на 90 градусов), направляющий элемент, реализованный на основе трехпортового оптического циркулятора, устройство доставки, состоящее из оптоволоконного кабеля, с системой линз и электромеханического сканирования на дистальном конце и оптоэлектронное регистрирующее устройство, представляющее собой спектрометр на основе дифракционной решетки и линейного массива фотоприемных элементов. В качестве объекта исследования были выбраны участки слизистой оболочки щеки при нарушении нормального состояния коллагеновых волокон в ходе патологических процессов.For a specific implementation, a device was assembled containing an optical radiation source with a wavelength of 1.3 μm, a conversion device optically coupled to an optical radiation source, implemented according to the Michelson interferometer scheme, containing a polarization controller based on a Faraday element, upon applying a voltage that rotates the incident polarization plane radiation at 45 degrees (with a double pass at 90 degrees), a guiding element implemented on the basis of a three-port optical circulator, devices delivery, consisting of a fiber optic cable with a lens system and electromechanical scanning at the distal end and an optoelectronic recording device, which is a spectrometer based on a diffraction grating and a linear array of photodetector elements. As an object of study, sections of the mucous membrane of the cheek were selected in case of a violation of the normal state of collagen fibers during pathological processes.
На изображениях кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии оценивался характер ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации по визуальным критериям. Типичные изображения кросс-поляризационной низкокогерентной оптической интерферометрии изученных патологических состояний слизистой оболочки щеки представлены на фиг. 5 (а, б, в). На гистологических срезах, окрашенных пикросириусом красным, в поляризованном свете визуально оценивался цвет, в который окрашивались коллагеновые волокна: преобладание темных зон свидетельствовало о деградации коллагеновых волокон (фиг 5г); зон с тонкими бледно-зелеными коллагеновыми волокнами - о синтезе нового коллагена в процессе репарации; наличие толстых красных волокон говорило о состоянии фиброза, причем плотность ярко-красных волокон отражала степень фиброза (фиг. 5д, е).On the images of cross-polarization low-coherent optical interferometry, the character of the OCT signal in the orthogonal polarization was evaluated according to visual criteria. Typical images of cross-polarization low-coherent optical interferometry of the studied pathological conditions of the mucous membrane of the cheek are presented in FIG. 5 (a, b, c). On histological sections stained with picrosirius red, the color in which the collagen fibers were stained was visually assessed in polarized light: the predominance of dark areas indicated degradation of collagen fibers (Fig. 5g); zones with thin pale green collagen fibers - on the synthesis of new collagen during repair; the presence of thick red fibers indicated a state of fibrosis, and the density of bright red fibers reflected the degree of fibrosis (Fig. 5e, e).
Параллельные гистотомографические изображения позволили выявить закономерность изменения ОКТ-сигнала в ортогональной поляризации при патологических доброкачественных состояниях слизистой оболочки щеки: при структурной дезорганизации (деградации) коллагеновых волокон на фрагменты в ходе острого воспаления наблюдался низкий относительно нормы сигнал; при структурной организации (избыточном накоплении) коллагеновых волокон в ходе хронического воспаления, приводящего к локальному или обширному уплотнению соединительной ткани, а именно к развитию слабого или выраженного фиброза, наблюдался повышенный относительно нормы ОКТ-сигнал (в зависимости от выраженности процесса фиброзирования) (фиг. 5б, в).Parallel histotomographic images revealed a pattern of changes in the OCT signal in orthogonal polarization during pathological benign conditions of the mucous membrane of the cheek: during structural disorganization (degradation) of collagen fibers into fragments during acute inflammation, a signal is relatively low relative to normal; with the structural organization (excessive accumulation) of collagen fibers during chronic inflammation, leading to local or extensive compaction of connective tissue, namely the development of weak or severe fibrosis, an OCT signal increased relative to the norm was observed (depending on the severity of the fibrosis process) (Fig. 5b, c).
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015140092A RU2615035C1 (en) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Device for recording images of cross-polarization low-coherence optical interferometry |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015140092A RU2615035C1 (en) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Device for recording images of cross-polarization low-coherence optical interferometry |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2615035C1 true RU2615035C1 (en) | 2017-04-03 |
| RU2015140092A RU2015140092A (en) | 2017-04-06 |
Family
ID=58505292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015140092A RU2615035C1 (en) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Device for recording images of cross-polarization low-coherence optical interferometry |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2615035C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5555087A (en) * | 1993-06-15 | 1996-09-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Method and apparatus for employing a light source and heterodyne interferometer for obtaining information representing the microstructure of a medium at various depths therein |
| US20040246490A1 (en) * | 2003-06-04 | 2004-12-09 | Feiling Wang | Measurements of substances using two different propagation modes of light through a common optical path |
| US20050254060A1 (en) * | 2004-05-14 | 2005-11-17 | Alphonse Gerard A | Low coherence interferometry for detecting and characterizing plaques |
| US20130010283A1 (en) * | 2010-01-06 | 2013-01-10 | Martin Villiger | Dark field optical coherence microscopy |
-
2015
- 2015-09-22 RU RU2015140092A patent/RU2615035C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5555087A (en) * | 1993-06-15 | 1996-09-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Method and apparatus for employing a light source and heterodyne interferometer for obtaining information representing the microstructure of a medium at various depths therein |
| US20040246490A1 (en) * | 2003-06-04 | 2004-12-09 | Feiling Wang | Measurements of substances using two different propagation modes of light through a common optical path |
| US20050254060A1 (en) * | 2004-05-14 | 2005-11-17 | Alphonse Gerard A | Low coherence interferometry for detecting and characterizing plaques |
| US20130010283A1 (en) * | 2010-01-06 | 2013-01-10 | Martin Villiger | Dark field optical coherence microscopy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015140092A (en) | 2017-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10126111B2 (en) | Associating optical coherence tomography (OCT) data with visual imagery of a sample | |
| JP5623028B2 (en) | Imaging method and apparatus for taking optical coherence tomographic image | |
| US7859679B2 (en) | System, method and arrangement which can use spectral encoding heterodyne interferometry techniques for imaging | |
| US6437867B2 (en) | Performing selected optical measurements with optical coherence domain reflectometry | |
| JP5579606B2 (en) | Apparatus, system and method for low coherence interferometry (LCI) | |
| US8868356B2 (en) | Multi-channel optical coherence tomography for imaging and temperature and force sensing | |
| US11701004B2 (en) | Multi-fiber optical probe and optical coherence tomography system | |
| US20120136259A1 (en) | Polarization-sensitive spectral interferometry | |
| US20080007733A1 (en) | Volumetric endoscopic coherence microscopy using a coherent fiber bundle | |
| US8797551B2 (en) | Compact, affordable optical test, measurement or imaging device | |
| US9655521B2 (en) | Combined reflectance confocal microscopy-optical coherence tomography system for imaging of biological tissue | |
| JP7257974B2 (en) | Eliminate or reduce crosstalk in optical coherence tomography | |
| JP7620925B2 (en) | Apparatus for measuring depth-resolved tissue birefringence using single-input-state polarization-sensitive optical coherence tomography | |
| Gordon et al. | Quantitative phase and polarization imaging through an optical fiber applied to detection of early esophageal tumorigenesis | |
| US20110075153A1 (en) | Compact isolated analysis system | |
| EP3627093A1 (en) | Apparatus for parallel fourier domain optical coherence tomography imaging and imaging method using parallel fourier domain optical coherence tomography | |
| CN105996999A (en) | Method and system for measuring depth resolution attenuation coefficient of sample based on OCT | |
| KR101584430B1 (en) | Tomography | |
| RU2615035C1 (en) | Device for recording images of cross-polarization low-coherence optical interferometry | |
| Dolin et al. | Fundamentals of OCT and clinical applications of endoscopic OCT | |
| RU2655472C1 (en) | Method and device for the hard-to-reach objects optical characteristics spatial distribution registration | |
| Dolin et al. | OCT fundamentals and clinical applications of endoscopic OCT | |
| Dubois | Extended full-field optical coherence microscopy | |
| Li et al. | Accurately differentiating inflamed and healthy tissue samples by removing errors and noises in depth-resolved polarization parameter images | |
| Rollins | Real time endoscopic and functional imaging of biological ultrastructure using optical coherence tomography |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170923 |