GPU并行计算在FD-OCT成像中加速插值计算的应用

FD-OCT(频域光学相干层析成像技术)成像中需要对相机采集到的光谱信号进行插值从而获得干涉信号,插值计算是FD-OCT成像重建的重要步骤,占据了三分之二的计算时间.因而如何加快插值计算的速度,是FD-OCT实时成像的主要问题.本文将基于GPU的CUDA语言引入FD-OCT系统成像的三次样条插值的计算过程中,把整个插值的计算过程并行化,并对其进行优化.从实验结果中可以看出,执行相同的数据处理任务,将GPU作为主要并行计算处理器,与传统基于CPU平台的串行计算模式比较,速度有大幅度的提高,可实现每秒52帧的实时成像.

傅立叶OCT对不同年龄正常人群角膜厚度的测量研究

目的:研究傅立叶域光学相干断层成像系统(Fourier-domain optical coherence tomography,FD-OCT)测量不同年龄人群角膜厚度正常值。方法:选取健康受试者210例420眼,分为3组,青年组(18～40岁)70例140眼;中年组(41～60岁)70例140眼;老年组(≥61岁)70例140眼。用傅立叶OCT检测受试者双眼角膜中心区、内环区和外环区角膜厚度及平均角膜厚度。结果:通过FD-OCT测量的不同区域角膜厚度最薄处位于角膜中心区,平均厚度527.19±1.72μm;最厚处在外环上方,平均厚度582.42±2.50μm;左右眼不同区域间角膜厚度差异没有统计学意义(P>0.05)。通过FD-OCT测量的平均角膜厚度在三个不同年龄组间具有很好的一致性及相关性(右眼:青年组-中年组:r=0.949,中年组-老年组:r=0.924,青年组-老年组:r=0.981;左眼:青年组-中年组:r=0.996,中年组-老年组:r=0.901,青年组-老年组:r=0.876)。结论:采用FD-OCT前节功能测量角膜厚度具有可重复性、可信性、方便性,可以更好地代表实际上的角膜厚度。

二维频域光学相干层析系统研究

针对时域光学相干层析成像系统的成像速度较慢的问题,采用VC++与Matlab混合编程技术开发了二维频域光学相干层析成像系统,实现了对被测样品进行内部快速成像;搭建二维频域光学相干层析成像系统代替一维频域光学相干层析成像系统;利用计算机驱动面阵CCD相机对干涉信号进行采集得到干涉信号;采用计算机驱动NI卡对压电陶瓷(PZT)移相器进行相移控制以达到频域光学相干层析成像系统对移相的需求,利用计算机驱动线性电动移动平台实现检测样品进行横向扫描以达到对样品进行三维成像。研究结果表明,该系统集成度高,开发的软件功能齐全、界面友好、便于维护和升级;该二维系统相比一维光学相干层析成像系统而言减少了一维的扫描采集次数,大大提高了成像速度。

频域光学相干断层扫描和血管内超声识别不稳定斑块及其性质的临床研究

目的探讨频域光学相干断层扫描(frequnce domain optical coherence tomography,FD-OCT)及血管内超声(intravascular ultrasound,IVUS)识别冠状动脉不稳定斑块并识别其性质的成像差异。方法收集2014年01月~2015年01月在哈尔滨医科大学附属第二医院心内科接受左主干介入手术的45例患者的临床资料,在介入手术前后分别运用FD-OCT和(或)IVUS成像,判断是否存在不稳定斑块和不稳定斑块破裂并识别斑块性质。结果FD-OCT检测出不稳定斑块6处,不稳定斑块破裂2处,支架内不稳定斑块破裂1处,IVUS未能对不稳定斑块及斑块破裂进行识别。FD-OCT识别纤维斑块13处、脂质斑块7处、钙化斑块9处,IVUS分别识别9处、3处和9处。结论在分辨斑块性质、不稳定斑块及判断是否存在斑块破裂的过程中,FD-OCT明显优于IVUS,但二者对钙化斑块的识别无明显差异。

原发性开角型青光眼FD-OCT结构与视野损害的研究

目的应用频域光学相关生物扫描(FD-OCT)与视野检查,研究早期发现与随访原发性开角型青光眼的敏感指标。方法选择确诊为健康对照组25例50眼、可疑开角型青光眼组23例32眼及原发性开角型青光眼组26例39眼行FD-OCT及视野检查,测量FD-OCT各项参数及视野平均光敏感度缺损值(MD),三组组间差异比较采用单因素方差分析,三组组间两两差异比较采用q检验分析,平均视网膜神经纤维层厚度值(retinal nerval fiber layer,RNFL)与MD的关系选择Pearson相关分析。结果经单因素方差分析,除了盘沿容积、视盘深度显示三组之间差别无统计学意义,其他参数均显示三组之间的差异有显著性意义(P<0.01)。经q检验,视杯面积、盘沿面积、杯盘比、线性杯盘比、视杯容积和RNFL三组两两组间对比差异均有统计学意义(P<0.05),视盘面积和视盘宽度显示原发性开角型青光眼组与其他两组差异均有统计学意义(P<0.05)。经Pearson相关分析,三组MD与RNFL均呈负的直线相关(P=0.000)。结论 D-OCT可测量各项视盘参数及RNFL,结合视野测量的MD,是早期诊断和长期随访青光眼进展的重要敏感指标。

光相干成像技术在激光开髓中诊断穿髓的研究

目的观察频域光相干成像(OCT)系统在激光介导开髓中诊断髓腔穿通的能力。方法磨除20颗下颌中切牙舌侧釉质,在牙科显微镜下使用铒-YAG激光开髓。激光每作用10s,频域OCT扫描作用位点,并观察髓腔形态,当OCT影像出现髓腔"穿通"提示时,显微CT片上检查是否穿髓。结果 20颗离体牙的OCT扫描图像上出现髓腔"穿通"影像时,CT三维影像上均确认为穿髓。结论在本研究条件下,频域OCT系统在激光介导开髓中可提供准确的穿髓影像诊断。

频域光学相干断层成像技术检测冠脉临界病变斑块的研究

目的:运用频域光学相干断层扫描技术(FD-OCT)检测经阿托伐他汀治疗后冠脉临界病变斑块变化情况,探讨FD-OCT技术的应用价值。方法:选取冠脉临界病变患者25例,每晚服用阿托伐他汀40 mg,连续强化治疗半年,运用FD-OCT技术检测治疗前后脂质斑块纤维帽厚度,并比较血清低密度脂蛋白浓度的变化。结果:脂质斑块纤维帽厚度治疗后较治疗前明显增加,(101.96±13.73)μm比(105.16±11.55)μm,差异有统计学意义(P<0.05),血清低密度脂蛋白浓度较治疗前明显下降,(2.20±0.30)mmol/L比(2.08±0.25)mmol/L,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:FD-OCT作为一种精确的检测手段,能准确且直观地观察冠脉临界病变斑块情况,阿托伐他汀能有效的稳定冠脉临界病变斑块,降低血脂。