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中科院西安光学精密机械研究所研究团队近日成功研制完成高速“医用光学相干断层影像仪”(OCT)。该样机可高速、无损采集人眼视网膜活体断层影像,分辨率比现有眼科超声高10倍以上,并可快速重建出3D眼底结构图,为疾病更早期、更准确的诊断提供了便利。 OCT是一种高分辨率的生物活体成像技术,其原理是利用光进入生物体后被不同密度的组织反射回来,干涉后进行信号解调而成像。OCT检查过程中无须任何外加显影剂、无辐射、无创、分辨率高,安全性高。在眼科临床方面,主要用于眼底黄斑区及视神经疾病的诊断,特别对于老年性黄斑变性、青光眼、糖尿病视网膜病变、高度近视性眼底病变,拥有CT或超声无法替代的功能,俗称眼科CT。 OCT系统融合干涉光学,弱信号探测,色散补偿,图像处理多种技术,是典型的交叉学科和系统工程。特别是其中高速光谱信号解调模块,决定着整体系统的成像速度及图像信噪比。西安光机所科研团队通过改善各个环节的光学及硬件设计,在保证图像信噪比前提下,实现了每秒5万次的线扫描,超过国外同类高端眼科OCT的最快速度,为在硬件上为实现快速3D扫描奠定了基础。 在后端数据处理方面,当前国外产品多采取电路或CPU方式实现并行数据处理,开发周期长,性价比低。该团队另辟蹊径,结合近年来发展迅速的图像显卡处理单元(GPU)技术,利用成熟的显卡做并行数据计算,对比使用CPU运算方案,计算速度提高了100倍以上,配合之前的高速扫描硬件,顺利实现了眼科图像的3D快速成像。 借助该设备,医生只需简单操作,即可在1秒之内扫描出一幅人眼视网膜的三维断层影像,医生可在该影像数据基础上对病人的视盘、黄斑等参数进行数字化分析,使诊疗更加精准。
【为什么要进行直读光谱光学系统的描迹功能】: 入射狭缝是分光系统的重要组成部分,由于环境的温度、湿度及震动的影响,引起入射狭缝的漂移,直接影响光谱仪的照度和分辨率。入射狭缝一般为20微米左右,通常安装在一个带有螺杆的驱动装置上,转动鼓轮带动螺杆移动,可将确定入射狭缝的中心位置。【直读光谱光学系统手动描迹的原理】: 转动描迹鼓轮,检测器记录下选定通道的光强,光强呈钟形分布(如图所示)。为定位更准确,不是直接找光强的最大值(Point1),而是选定距离最大值等距离的两点(Point3、Point4),然后计算平均值,确定入射狭缝的中心位置(Point6)。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191700_667443_1841897_3.png
“摩擦,摩擦,在这光滑的地上摩擦…..”还记得庞麦郎的一首《我的滑板鞋》风靡大街小巷,广场上卷起了一股溜滑板鞋的浪潮。尔今浪潮已退,但摩擦声却未消失,作为一柄对社会发展起着双刃剑作用的武器,各大高校和科研机构一直都在对摩擦学进行着持续的研究,而中图仪器[b]SuperView W1光学3D表面轮廓仪[/b],就是该领域最时尚的滑板鞋,载着研究人员疾驰,手持武器,所向披靡。 摩擦学是一门研究物体相对运动时其表面摩擦、润滑、磨损三者间相互关系的交叉学科,摩擦学实验研究的重点和难点之一在于对磨损量的定量分析。磨损量涵盖了磨损区的轮廓尺寸、粗糙度、体积这线、面、体三个维度方面的参数,量级从纳米到毫米不等,又由于不可破坏性测量,传统的低精度接触式轮廓仪和影像仪无法适用,而以白光干涉为原理、具备高精度、非接触式测量能力的光学3D表面轮廓仪登上了摩擦学研究的舞台。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808238760989.jpg[/img][/align][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808231572145.jpg[/img][/align][align=center]图1 工作中的CSM摩擦磨损测试仪[/align] 上图展示的是一款工作中的CSM摩擦磨损测试仪,经过十数小时的摩擦,铜板表面出现了一圈圈摩擦痕迹,即为磨损区域,对磨损区域进行尺寸上的定量分析,是研究的重要组成部分,下面我们使用中图仪器SuperView W1光学3D表面轮廓仪对一块经过摩擦试验处理的铜板进行线、面、体三个维度的定量分析。一、一维:线_轮廓尺寸 取一块摩擦处理过的铜板,使用SuperView W1光学3D表面轮廓仪对其中未摩擦过的光滑区域和摩擦过的磨损区域进行扫描,获取其3D图像。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808239913954.jpg[/img][/align][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808234541029.jpg[/img][/align][align=center]图5 磨损区的剖面轮廓曲线[/align] 从图中可以看到,相对光滑区细致较浅的划痕,磨损区充满了坑坑洼洼的槽,在磨损区3D图像上提取一条剖面轮廓曲线,可以获取槽深和槽宽的轮廓尺寸数据。二、二维:面_粗糙度 分别在光滑区和磨损区选取若干点,测量分析显示经过摩擦磨损试验过的区域线粗糙度和面粗糙度均增大了至少十几倍。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808235791766.jpg[/img][/align][align=center]图6 光滑区域粗糙度[/align][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808237197020.jpg[/img][/align][align=center]图7 磨损区域粗糙度[/align]三、三维:体_体积[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808238604911.jpg[/img][/align][align=center]图8 磨损区3D图像&孔洞体积测量[/align] 如右上图,利用分析工作“孔洞体积”对磨损区进行区域体积分析。在选择的分析区域中,位于基准面(蓝色方框)上面的顶点区域显示为红色,位于基准面下方显示为绿色,利用“孔洞体积”分析工具可直接获取该区域内上下两部分的面积、体积、深度数据。 一线二面三体,中图仪器SuperView W1光学3D表面轮廓仪能让研究人员掌握三个维度精确的数据信息,从而对摩擦磨损区进行全面的分析判断,如同穿上了酷炫的滑板鞋,在摩擦学研究这个舞台秀出华丽的舞步。