[實用新型]基于拉錐結構的全光纖內窺OCT探針

有效

• 申請號: 201520572778.X
• 申請日: 2015-07-31
• 公開（公告）號: CN204889943U
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 丁志華;嚴雪過
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61B3/14
• 分類號: A61B3/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 葉志堅

技術領域

本實用新型屬于內窺光學相干層析成像領域，具體涉及一種基于拉錐結構的全光纖內窺OCT探針。

技術背景

光學相干層析成像（Opticalcoherencetomography，簡稱OCT）是一種有力的生物醫學診斷方法，相比于其他常用的醫學影像學方法，如超聲成像，OCT具有更高的靈敏度與分辨率，可以對眼睛、皮膚等體外組織與器官進行非侵入式高分辨率實時在體成像。然而，OCT在生物組織中的成像深度十分有限，通常為2-3mm，這制約了其在更廣泛的生物醫學領域的應用。小型化和緊湊化的內窺探針可以在低侵入的條件下深入人體內部組織，為OCT進行人體內部組織的高分辨率實時在體成像提供了可能。目前，將內窺技術與OCT技術相結合的內窺光學相干層析成像（Endoscopicopticalcoherencetomography，簡稱E-OCT）已經成為一種趨勢，在胃腸科，心臟科，婦科以及泌尿科等眾多生物醫學領域得到了廣泛應用。而如何設計與制作更加小型化和緊湊化的高性能內窺OCT探針是E-OCT的關鍵問題。光纖-透鏡型內窺OCT探針一直是內窺OCT探針設計的主流方案，其主要由單模光纖，玻璃隔片以及微型聚焦光學元件（如格林透鏡與球透鏡）組成。這種設計受到微型聚焦光學元件尺寸的天然制約，直徑很難達到1mm以下；探針橫向分辨率由透鏡的數值孔徑決定，在數值孔徑不變的條件下，探針尺寸的減小意味著其工作距（定義為探針出光端面到探針聚焦點的距離）也會隨之減小；硬端長度長，一般在幾十到幾百毫米之間，并不適用于諸如心血管疾病的診斷與監測等形態彎曲復雜，要求探針直徑小于1mm的生物醫學領域。為解決這一問題，2011年，澳大利亞西澳大學的DirkLorenser等人提出由單模光纖、無芯光纖以及漸變折射率光纖組成的全光纖內窺OCT探針設計方案并此基礎上加入了本質上是一段漸變折射率光纖的相位掩模板，以犧牲一定的信噪比為代價拓展該探針的焦深。這一技術方案在一定程度上解決了內窺OCT探針的小型化問題，但設計與制作均較為繁瑣且需要借助額外的光學元件以獲得足夠的有效成像范圍。

2013年，美國加州大學的陳忠平等人提出一種設計與制作更為簡易的，直徑更小的（僅為125μm）由單模光纖、中等纖芯多模光纖以及大纖芯多模光纖組成的全光纖內窺OCT探針設計方案；2015年，韓國國民大學的SucbeiMoon等人進一步優化了該方案，利用多段纖芯階梯式增加的多模光纖替代中等纖芯多模光纖，能夠在800μm的成像范圍內實現優于30μm的橫向分辨率并通過化學蝕刻法減小探針直徑至85μm。然而，該多段階梯過渡式結構增加了探針的硬端長度，不利于彎曲的血管內成像，同時引入額外的插入損耗，降低了內窺OCT系統的成像靈敏度。

發明內容

針對現有技術的不足，本實用新型提出基于拉錐結構的全光纖內窺OCT探針。

一種基于拉錐結構的全光纖內窺OCT探針，包括光學組件、傳動組件以及保護套，光學組件由多段光纖熔接而成，各段光纖熔接處模場直徑相一致；光學組件除傳輸單模光纖以外固定于保護套內部，光學組件與保護套之間的間隙采用光學膠進行填充；傳動組件帶動傳輸單模光纖旋轉段旋轉，傳輸單模光纖旋轉段與傳輸單模光纖靜止段耦合；所述光學組件的出射光纖端面加工成特定角度的斜面，使得探測光經過該斜面發生全內反射；保護套的管壁開有窗口，探測光經過光學組件之后由該窗口出射；

所述光學組件由傳輸單模光纖、過渡段拉錐光纖以及大纖芯多模光纖構成；過渡段拉錐光纖由大纖芯多模光纖經拉錐處理后得到，傳輸單模光纖與過渡段拉錐光纖、過渡段拉錐光纖與大纖芯多模光纖熔接處模場直徑匹配；其中，過渡段拉錐光纖的最優長度為2.7mm，大纖芯多模光纖的最優長度為7mm；

所述光學組件由傳輸單模光纖與非對稱雙拉錐光纖構成；兩段非對稱的拉錐光纖均由大纖芯多模光纖經拉錐處理后得到，傳輸單模光纖與拉錐光纖、拉錐光纖與拉錐光纖熔接處模場直徑匹配且第二段拉錐光纖出射端的模場直徑小于其入射端模場直徑，大于傳輸單模光纖的模場直徑；其中，第一段拉錐光纖的最優長度為10mm，第二段拉錐光纖的最優長度為5mm；

所述傳動組件包括直流電機，不銹鋼傳動套管，光纖旋轉接頭以及齒輪，直流電機通過齒輪與包裹在不銹鋼傳動套管中的傳輸單模光纖旋轉段相連接并帶動其旋轉；

所述保護套為不銹鋼，硅或者塑料材質。