[發明專利]基于掃頻OCT技術的腫瘤邊界術中探查儀

有效

• 申請號: 201410068048.6
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103784120A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 楊亞良;張雨東;王成
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 孟卜娟

技術領域

本發明涉及醫學診療儀器和光學相干層析成像（OCT）技術，尤其是涉及一種基于掃頻OCT技術的腫瘤邊界的術中實時探查儀。

背景技術

腫瘤邊界的準確探查直接關系著腫瘤切除手術的成功與否，醫生需要在盡可能多地保留正常組織和降低腫瘤復發率之間做出平衡。以乳腺腫瘤為例，全乳切除術（Mastectomy）和乳腺腫瘤切除術（Lumpectomy）是目前最常用的手術方式，但由于后者只切除腫瘤及其周邊的正常組織而越來越成為患者的首選。雖然切除周邊更多的乳腺組織能降低腫瘤復發的風險，但卻會影響乳房的美容效果。腫瘤邊界探查在腦部腫瘤切除手術中顯得尤為重要，多切除則意味著喪失神經機能的風險更高。

遺憾的是，至今還沒有被廣泛認可的腫瘤邊界探查手段。目前常用的方法有：冰凍切片分析、印片細胞學、術中超聲、和術中X線等，但它們均存在著各自的局限性。冰凍切片分析是一種耗時和高成本的邊界探查手段；印片細胞學只能檢測樣本表面的癌細胞；術中超聲需借助耦合劑接觸組織，以及它的空間分辨率有限；術中X線具有的低靈敏度、低特異性、和低空間分辨率，使其在探查散在的微小結構，尤其是不規則邊界時顯得無能為力。

OCT技術是一種能對組織內部結構進行三維高分辨無損實時成像的技術，它基于寬帶光源的低相干特性，只采集組織內部特定層的后向散射或反射光子來形成光學切片圖像。目前OCT發展出了時域和頻域OCT技術，頻域OCT又包含譜域和掃頻OCT技術。頻域OCT技術無需參考臂的軸向掃描即可同時獲取樣品深度方向的全部干涉光譜信息，再經傅里葉變換來得到結構信息，因此具有更快的成像速度和更高的探測靈敏度。已有大量研究結果表明：OCT能夠獲得和組織病理學檢測相一致的結果，可清楚觀察到正常組織和腫瘤組織各自具有的特征形貌，并有大量圖像信息和算法可用于組織的鑒別分類。這些工作有力地支持了把OCT技術作為腫瘤邊界術中探查工具的可行性。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術的不足，利用掃頻OCT技術，為腫瘤切除手術提供一種多尺度結合、無損、實時、和操作方便的邊界術中探查儀器，以減少手術時間、降低復發率、和減輕患者痛苦與經濟負擔。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：基于掃頻OCT技術的腫瘤邊界術中探查儀，包括：掃頻光源、第一光纖耦合器、第一聲光移頻器、偏振控制器、第一透鏡、平移臺、第二聲光移頻器、第二透鏡、第二光纖耦合器、光環形器、第三光纖耦合器、第三透鏡、二維MEMS掃描器、第四透鏡、線性微馬達、內護套、透明外護套、波分復用器、對準光源、平衡探測器、第一單模光纖、第二單模光纖、第三單模光纖、第四單模光纖、第五單模光纖、第六單模光纖、第七單模光纖、第八單模光纖、第九單模光纖、第十單模光纖、第十二單模光纖、第十二單模光纖、函數發生卡、數據采集卡和計算機；

掃頻光源發出的光束由第一單模光纖傳輸至第一光纖耦合器后分成兩路：一路由第二單模光纖傳輸至第一聲光移頻器，再由第三單模光纖傳輸至第二光纖耦合器，偏振控制器安裝在第三單模光纖上，這一路傳輸的光信號被定義為第一參考光信號；另一路由第四單模光纖傳輸，然后被第一透鏡準直后入射第二聲光移頻器，由第二聲光移頻器輸出的光束被第二透鏡耦合進第五單模光纖中，并傳輸至第二光纖耦合器，第一透鏡固定在平移臺上，這一路傳輸的光信號被定義為第二參考光信號；

傳輸至第二光纖耦合器的第一參考光信號和第二參考光信號，由第六單模光纖傳輸至光環形器的端口a，再由光環形器的端口b出射，然后經第七單模光纖和第三光纖耦合器后，傳輸至第八單模光纖的端面d，在這里光束被分成后向反射和前向透射兩部分：后向反射光返回至第三光纖耦合器，把第二參考光信號中的后向反射光信號用作干涉成像的參考光；前向透射光依次經第三透鏡準直、和二維MEMS掃描器后，被第四透鏡聚焦在樣品上，然后被樣品后向散射或反射并沿原路返回至第三光纖耦合器，把第一參考光信號中被樣品后向散射或反射的光信號用作干涉成像的樣品光；第三透鏡、二維MEMS掃描器、和第四透鏡安裝在內護套里，內護套安裝在線性微馬達的輸出軸上，線性微馬達再固定在透明外護套里，由線性微馬達帶著在內護套里傳輸的光束在透明外護套里進行掃描；

返回至第三光纖耦合器的樣品光和參考光被分成兩路：一路由第七單模光纖傳輸至光環形器的端口b，再由光環形器的端口c出射，然后由第九單模光纖傳輸至平衡探測器的正極接收端；另一路由第十單模光纖傳輸至波分復用器，再由第十一單模光纖傳輸至平衡探測器的負極接收端；