OES | OCT成像革新：随机相位调制的去卷积成像技术【新加坡南洋理工大学刘琳波教授团队】

光学相干层析成像（OCT）是一种无创、快速、高分辨率的三维成像技术，在眼科、皮肤科、心血管疾病诊断和治疗等诸多领域发挥着不可或缺的重要作用。尤其在眼科，OCT已成为评估视网膜病变和青光眼的标准诊断手段。

去卷积技术是提升图像质量的重要方法，它通过逆解析点扩散函数（PSF）减少由光学系统引起的模糊，显著提高图像分辨率和对比度。在OCT成像中，去卷积技术的成功应用可以避免对OCT设备进行硬件升级改造，适配多样化的OCT系统和成像条件。然而，OCT固有的成像噪声会在去卷积处理过程中产生振铃伪影，严重降低图像质量。因此，有效消除这种振铃伪影对于去卷积技术在OCT图像中的成功应用至关重要。

新加坡南洋理工大学刘琳波教授及其团队在OCT领域取得重要进展，解决了OCT领域长期困扰的去卷积振铃伪影问题。该算法（Deconv-RPM）通过在傅里叶空间对去卷积后的图像使用m个随机相位掩模进行调制，经过一系列正向和逆向傅里叶变换，对m张调制图像进行平均处理，有效消除了振铃伪影，同时保留图像中的关键特征，如图1所示。每个相位掩模都会引入不同的随机频率变化，从而使得真实信号和伪影在频率域内的分布呈现出不同的调制。这种随机性的信号调制使得伪影的频率分布更加分散和均匀，从而减弱了其对图像的影响。

在聚苯乙烯标准小球的验证性实验中，Deconv-RPM方法证明了其出色的去模糊能力。相较于传统的OCT技术，Deconv-RPM方法可以显著缩小标准小球的半高全宽（FWHM），横向和轴向分别提高了2.8 ± 0.2倍和2.9 ± 0.5倍。进一步的定量分析揭示了随机相位调制（RPM）算法中相位掩模数量（m）和正态随机数的标准偏差（σ）的作用。一维模拟实验的结果表明，调整σ至最优值可同时减小FWHM和提升信噪比（SNR），而增加m值到特定值后，图像优化效果将达到极限。这一发现为OCT成像中Deconv-RPM方法的应用提供了关键的参数调优指导。

在复杂生物组织成像方面，该研究所提出的方法相较于传统方法具有显著提升。图2和补充视频展示了通过μOCT成像技术捕捉到的志愿者口腔黏膜毛细血管内的血液流动情况。其中，图2(a)和2(b)展示了代表性的μOCT原图，图2(b)是经分割处理后的毛细血管区域。图2(c)则展示了Deconv-RPM方法处理后的图像。为了便于更直观地比较Deconv-RPM方法的处理效果，图2(b’)和图2(c’)对图2(b)和图2(c)中标记区域进行了3倍的放大展示。通过Deconv-RPM方法，不仅增强了图像质量，还实现了对血细胞动态结构的精准捕捉，展现了该技术在实时增强活体散射体成像质量方面的巨大潜力。