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CN111436895A - 一种口腔成像检测系统 - Google Patents

一种口腔成像检测系统 Download PDF

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CN111436895A
CN111436895A CN202010258683.6A CN202010258683A CN111436895A CN 111436895 A CN111436895 A CN 111436895A CN 202010258683 A CN202010258683 A CN 202010258683A CN 111436895 A CN111436895 A CN 111436895A
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叶崇
秦嘉
安林
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Foshan University
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Foshan University
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Abstract

本发明公开了一种口腔成像检测系统，包括光学相干层析成像装置以及相机成像装置，光学相干层析成像装置包括扫频光源、第一光纤耦合器、样品臂、参考臂、光电探测器、数据采集卡以及上位机，扫频光源输出的光束经过第一光纤耦合器进行分束形成样品臂光束以及参考臂光束，返回的样品臂光束以及参考臂光束经过第一光纤耦合器进行合束形成相干光束，相干光束传输至光电探测器。本技术方案通过光学相干层析成像装置以实现对口腔内部进行OCT成像，在进行无损检测的同时获取口腔内部的三维结构信息，通过相机成像装置便于医护人员对口腔内部进行直接观察，本技术方案结合两种成像方式结合在一起能够最大程度地获取口腔内部患病信息。

Description

一种口腔成像检测系统
技术领域
本发明涉及OCT成像技术领域，更具体地说涉及一种口腔成像检测系统。
背景技术
在我国大多数的人对于牙齿的保护意识淡薄，没有定期看牙医的习惯。其中青少年人群，没有对牙齿健康的保护意识，甚至对看牙医往往是十分抵触的，这样以来造成了龋齿的多发。中老年人群因为牙齿自然磨损，缺钙等原因，由于观念淡薄没有做及时的护理保护措施，导致更严重的牙科疾病。例如龋齿如果没有早期发现治疗，任其发展下去会造成更严重的牙齿疾病，不但给患者带来巨大的痛苦，而且需要更多的时间和金钱对病牙进行治疗、修复。
目前对口腔检测主要是通过以下：第一目视检测，通过肉眼观察口腔表面，但是实际情况中肉眼视觉无法确定口腔病变因素；第二人工探查，此手段会损伤牙齿结构，并且容易将细菌深入牙齿的凹坑和裂缝；第三荧光技术，此手段可以检测牙齿表面细菌，但不能提供任何关于牙齿晶体结构的信息；第四X光放射技术，此手段不能在平滑或咬合表面发现病变，而且只提供二维图像。
综上所述，现有的口腔检测手段主要缺陷在于无法得到口腔内的三维结构信息，能够获取的信息量过少。另外尽管获得口腔内的三维结构信息，但是同时也需要直观高清的口腔内表面信息才能够最大程度地提高口腔检测的准确度。
发明内容
本发明目的在于提供一种口腔成像检测系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：
一种口腔成像检测系统，包括光学相干层析成像装置以及相机成像装置，所述光学相干层析成像装置包括扫频光源、第一光纤耦合器、样品臂、参考臂、光电探测器、数据采集卡以及上位机，所述相机成像装置安装在所述样品臂中，所述扫频光源输出的光束经过所述第一光纤耦合器进行分束形成样品臂光束以及参考臂光束，所述样品臂光束向所述样品臂传输，所述参考臂光束向所述参考臂传输，返回的所述样品臂光束以及所述参考臂光束经过所述第一光纤耦合器进行合束形成相干光束，所述相干光束传输至所述光电探测器，所述光电探测器以及所述相机成像装置分别与所述数据采集卡相连接，所述数据采集卡与所述上位机相连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述光学相干层析成像装置还包括第二光纤耦合器以及第三光纤耦合器，所述光电探测器是平衡探测器，所述扫频光源输出的光束依次经过所述第二光纤耦合器以及所述第一光纤耦合器，并在所述第一光纤耦合器进行分束形成参考臂光束以及样品臂光束，返回的所述样品臂光束以及返回的所述参考臂光束经过所述第一光纤耦合器先进行合束形成相干光束，再进行分束形成第一相干光束以及第二相干光束，所述第一相干光束通过所述第二光纤耦合器传输至所述平衡探测器的一个输入端，所述第二相干光束通过所述第三光纤耦合器传输至所述平衡探测器的另一个输入端，所述平衡探测器的输出端与所述数据采集卡相连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述样品臂包括壳体，所述壳体内设置有二维振镜、第一反射镜以及凸透镜，所述相机成像装置安装在所述壳体上，所述壳体上设置有光纤输入端口以及光束输出端口，所述样品臂光束经过所述光纤输入端口传输至所述壳体内部，所述样品臂光束经过所述二维振镜传输至所述第一反射镜，所述样品臂光束经过所述第一反射镜反射传输至所述凸透镜，所述样品臂光束经过所述凸透镜传输至所述光束输出端口并输出至所述壳体外部，返回的所述样品臂光束经过原传输光路返回至所述光纤输入端口。
作为上述技术方案的进一步改进，所述相机成像装置包括照相机以及照明光源，所述第一反射镜是二相色镜，所述照相机设置在所述壳体内，所述照明光源输出照明光束，返回的所述照明光束通过所述光束输出端口进入所述壳体内，所述照明光束传输至所述二相色镜并透过所述二相色镜到达所述照相机，所述照相机与所述数据采集卡相连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述壳体包括手持部以及扫描部，所述手持部以及所述扫描部是一体成型的，所述照明光源以及所述光束输出端口均设置在所述扫描部。
作为上述技术方案的进一步改进，所述参考臂包括准直镜以及用于调整参考臂光束的光程的光学延迟线模块，所述参考臂光束通过所述准直镜传输至所述光学延迟线模块。
作为上述技术方案的进一步改进，所述光学延迟线模块包括玻璃块、第二反射镜以及伺服电机，所述伺服电机驱动所述玻璃块旋转，经过所述准直镜的所述参考臂光束传输至所述玻璃块，所述参考臂光束通过所述玻璃块后传输至所述第二反射镜进行反射，返回的所述参考臂光束经过原来的光路传输至所述第一光纤耦合器。
本发明的有益效果是：本技术方案通过光学相干层析成像装置以实现对口腔内部进行OCT成像，在进行无损检测的同时获取口腔内部的三维结构信息，通过相机成像装置便于医护人员对口腔内部进行直接观察，本技术方案结合两种成像方式结合在一起能够最大程度地获取口腔内部患病信息。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明的样品臂结构示意图；
图3是本发明的参考臂结构示意图。
100、外壳，110、手持部，120、扫描部，130、光纤输入端口，210、二维振镜，220、第一反射镜，230、凸透镜，310、照相机，320、照明光源，410、玻璃块，420、伺服电机，430、支撑架。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图3，本申请公开了一种口腔成像检测系统，其第一实施例，包括光学相干层析成像装置以及相机成像装置，所述光学相干层析成像装置包括扫频光源、第一光纤耦合器、样品臂、参考臂、光电探测器、数据采集卡以及上位机，所述相机成像装置安装在所述样品臂中，所述扫频光源输出的光束经过所述第一光纤耦合器进行分束形成样品臂光束以及参考臂光束，所述样品臂光束向所述样品臂传输，所述参考臂光束向所述参考臂传输，返回的所述样品臂光束以及所述参考臂光束经过所述第一光纤耦合器进行合束形成相干光束，所述相干光束传输至所述光电探测器，所述光电探测器以及所述相机成像装置分别与所述数据采集卡相连接，所述数据采集卡与所述上位机相连接。
具体地，本实施例通过光学相干层析成像装置以实现对口腔内部进行OCT成像，在进行无损检测的同时获取口腔内部的三维结构信息，通过相机成像装置便于医护人员对口腔内部进行直接观察，本实施例结合两种成像方式结合在一起能够最大程度地获取口腔内部患病信息。
另外需要说明的是，本实施例中所述相机成像装置输出的光束与所述光学相干层析成像装置输出的光束频率有所差异，能够有效地避免两种光束相互干扰。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述光学相干层析成像装置还包括第二光纤耦合器以及第三光纤耦合器，所述光电探测器是平衡探测器，所述扫频光源输出的光束依次经过所述第二光纤耦合器以及所述第一光纤耦合器，并在所述第一光纤耦合器进行分束形成参考臂光束以及样品臂光束，返回的所述样品臂光束以及返回的所述参考臂光束经过所述第一光纤耦合器先进行合束形成相干光束，再进行分束形成第一相干光束以及第二相干光束，所述第一相干光束通过所述第二光纤耦合器传输至所述平衡探测器的一个输入端，所述第二相干光束通过所述第三光纤耦合器传输至所述平衡探测器的另一个输入端，所述平衡探测器的输出端与所述数据采集卡相连接。本实施例中所述光电探测器具体是平衡探测器，通过所述平衡探测器的设置，有效降低噪声干扰，提高系统光信号接收的灵敏度。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述样品臂包括壳体100，所述壳体100内设置有二维振镜210、第一反射镜220以及凸透镜230，所述相机成像装置安装在所述壳体100上，所述壳体100上设置有光纤输入端口130以及光束输出端口，所述样品臂光束经过所述光纤输入端口130传输至所述壳体100内部，所述样品臂光束经过所述二维振镜210传输至所述第一反射镜220，所述样品臂光束经过所述第一反射镜220反射传输至所述凸透镜230，所述样品臂光束经过所述凸透镜230传输至所述光束输出端口并输出至所述壳体100外部，返回的所述样品臂光束经过原传输光路返回至所述光纤输入端口130。其中所述二维振镜210用于控制所述样品臂光束的扫描过程。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述相机成像装置包括照相机310以及照明光源320，所述第一反射镜220是二相色镜，所述照相机310设置在所述壳体100内，所述照明光源320输出照明光束，返回的所述照明光束通过所述光束输出端口进入所述壳体100内，所述照明光束传输至所述二相色镜并透过所述二相色镜到达所述照相机310，所述照相机310与所述数据采集卡相连接。本实施例中所述第一反射镜220具体是二相色镜，用于对一定波长的光几乎完全透过，而对另一些波长的光几乎完全反射，针对本实施例，所述二相色镜用于对样品臂光束完全反射，对所述照明光束完全透过。另外本实施例中所述照明光束同样是通过所述光束输出端口进出所述壳体100的，因此所述照明光束与所述样品臂光束是共光路的，在一定程度上能够节省相关部件的安装空间，降低所述壳体100的设计难度。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述壳体100大致呈枪式结构，所述壳体100包括手持部110以及扫描部120，所述手持部110以及所述扫描部120是一体成型的，所述照明光源320以及所述光束输出端口均设置在所述扫描部120，便于医护人员在进行口腔检测时相对有效地固定所述壳体100，以完成对口腔内部的光学成像检测。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述参考臂包括准直镜以及用于调整参考臂光束的光程的光学延迟线模块，所述参考臂光束通过所述准直镜传输至所述光学延迟线模块。具体地，本实施例中所述光学延迟线模块包括玻璃块410、支撑架430、第二反射镜以及伺服电机420，所述玻璃块410呈立方体结构，所述玻璃块410的某一侧面设置有反射膜，所述玻璃块410固定在所述支撑架430上，所述伺服电机420通过所述支撑架430驱动所述玻璃块410旋转，经过所述准直镜的所述参考臂光束传输至所述玻璃块410，所述参考臂光束通过所述玻璃块410后传输至所述第二反射镜进行反射，返回的所述参考臂光束经过原来的光路传输至所述第一光纤耦合器。由于空气折射率小于所述玻璃块410的折射率，所以经过所述准直镜传输的参考臂光束以某一入射角度射入玻璃块410中，在界面处发生折射，进入玻璃块410后，在反射膜处进行反射，再在玻璃块410另一个侧面进行全反射后射出玻璃块410外部，被第二反射镜反射回去，以同样的光路传输至所述准直镜，进而从所述参考臂输出。另外本实施例中所述伺服电机420用于驱动所述玻璃块410绕着其中心轴进行旋转，以此快速平稳地改变参考臂在所述玻璃块410中光路的光程。
由于光学相干层析成像装置成像的基本条件是让参考臂光束、样品臂光束的光程一致并处于相干长度内，本实施例为适应口腔凹凸不平的成像环境下解决光程不匹配造成低分辨成像的困扰，故而设置光学延迟线模块；另外，所述光学延迟线模块中参考臂光束光程的改变会使参考臂光束与样品臂光束产生光程差，经过仿真计算后得知，参考臂光束、样品臂光束的光程差变化(L，单位：mm)与电机转动角度(θ，单位：°)之间的关系式如下：L＝0.75*θ，θ∈[0，40]。
本实施例中所述上位机与所述伺服电机420相连接，所述伺服电机420上设置有角度传感器以检测伺服电机420的旋转角度，所述角度传感器与所述上位机相连接以实现所述上位机与所述伺服电机420的闭环控制功能。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种口腔成像检测系统，其特征在于：包括光学相干层析成像装置以及相机成像装置，所述光学相干层析成像装置包括扫频光源、第一光纤耦合器、样品臂、参考臂、光电探测器、数据采集卡以及上位机，所述相机成像装置安装在所述样品臂中，所述扫频光源输出的光束经过所述第一光纤耦合器进行分束形成样品臂光束以及参考臂光束，所述样品臂光束向所述样品臂传输，所述参考臂光束向所述参考臂传输，返回的所述样品臂光束以及所述参考臂光束经过所述第一光纤耦合器进行合束形成相干光束，所述相干光束传输至所述光电探测器，所述光电探测器以及所述相机成像装置分别与所述数据采集卡相连接，所述数据采集卡与所述上位机相连接。
2.根据权利要求1所述的一种口腔成像检测系统，其特征在于：所述光学相干层析成像装置还包括第二光纤耦合器以及第三光纤耦合器，所述光电探测器是平衡探测器，所述扫频光源输出的光束依次经过所述第二光纤耦合器以及所述第一光纤耦合器，并在所述第一光纤耦合器进行分束形成参考臂光束以及样品臂光束，返回的所述样品臂光束以及返回的所述参考臂光束经过所述第一光纤耦合器先进行合束形成相干光束，再进行分束形成第一相干光束以及第二相干光束，所述第一相干光束通过所述第二光纤耦合器传输至所述平衡探测器的一个输入端，所述第二相干光束通过所述第三光纤耦合器传输至所述平衡探测器的另一个输入端，所述平衡探测器的输出端与所述数据采集卡相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种口腔成像检测系统，其特征在于：所述样品臂包括壳体(100)，所述壳体(100)内设置有二维振镜(210)、第一反射镜(220)以及凸透镜(230)，所述相机成像装置安装在所述壳体(100)上，所述壳体(100)上设置有光纤输入端口(130)以及光束输出端口，所述样品臂光束经过所述光纤输入端口(130)传输至所述壳体(100)内部，所述样品臂光束经过所述二维振镜(210)传输至所述第一反射镜(220)，所述样品臂光束经过所述第一反射镜(220)反射传输至所述凸透镜(230)，所述样品臂光束经过所述凸透镜(230)传输至所述光束输出端口并输出至所述壳体(100)外部，返回的所述样品臂光束经过原传输光路返回至所述光纤输入端口(130)。
4.根据权利要求3所述的一种口腔成像检测系统，其特征在于：所述相机成像装置包括照相机(310)以及照明光源(320)，所述第一反射镜(220)是二相色镜，所述照相机(310)设置在所述壳体(100)内，所述照明光源(320)输出照明光束，返回的所述照明光束通过所述光束输出端口进入所述壳体(100)内，所述照明光束传输至所述二相色镜并透过所述二相色镜到达所述照相机(310)，所述照相机(310)与所述数据采集卡相连接。
5.根据权利要求4所述的一种口腔成像检测系统，其特征在于：所述壳体(100)包括手持部(110)以及扫描部(120)，所述手持部(110)以及所述扫描部(120)是一体成型的，所述照明光源(320)以及所述光束输出端口均设置在所述扫描部(120)。
6.根据权利要求1或2所述的一种口腔成像检测系统，其特征在于：所述参考臂包括准直镜以及用于调整参考臂光束的光程的光学延迟线模块，所述参考臂光束通过所述准直镜传输至所述光学延迟线模块。
7.根据权利要求6所述的一种口腔成像检测系统，其特征在于：所述光学延迟线模块包括玻璃块(410)、第二反射镜以及伺服电机(420)，所述伺服电机(420)驱动所述玻璃块(410)旋转，经过所述准直镜的所述参考臂光束传输至所述玻璃块(410)，所述参考臂光束通过所述玻璃块(410)后传输至所述第二反射镜进行反射，返回的所述参考臂光束经过原来的光路传输至所述第一光纤耦合器。
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