[實用新型]一種基于OCT的原位三維打印皮膚修復設備

有效

• 申請號: 201620768421.3
• 申請日: 2016-07-19
• 公開（公告）號: CN206261600U
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 王玲;宋江新;杜顯斌;徐銘恩
• 申請（專利權）人: 杭州捷諾飛生物科技有限公司
• 主分類號: A61B5/107
• 分類號: A61B5/107;B33Y30/00;B33Y50/00;A61F2/10
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

技術領域

本實用新型屬于生物醫學工程技術領域，涉及用于皮膚修復的基于光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)的三維打印設備，具體是一種用于皮膚修復的基于OCT的在體原位三維打印設備。

背景技術

生物3D打印是在數字模型驅動下，定位裝配活細胞/生物材料單元的技術，為制造非均質、復雜結構組織器官提供了新的理論和技術，該技術為原位皮膚缺損修復提供了一種新的思路。臨床醫學研究表明大面積的皮膚缺損會引起體液丟失、電解質紊亂、低蛋白血癥及嚴重感染等，如果皮膚缺損直徑大于4cm時，創面不能自行愈合，傳統的治療方法是采用商業皮膚或自體皮膚來移植修復，但是該方法所需材料的來源及尺寸有限，準備時間長，在患者病情嚴重的情況下，可能會延誤治療時機危及患者的生命，而原位3D生物打印技術的便攜性、即時性和移動性能夠很好的解決上述難題。原位生物3D打印可將病患自體細胞經細胞富集技術獲取足夠多的活細胞作為打印材料，再結合臨床影像采集數據對缺損部位直接進行定制化、形態適配化的打印修復治療，不僅可及時修復損傷組織，同時在體環境也保證了修復的微創性。

原位3D打印皮膚修復需要利用非侵入性技術獲得創口的三維形貌結構信息并基于此信息進行皮膚缺損部位的三維建模設計，從而指導3D打印定位裝配生物材料和活細胞修復創面。但是，CT技術投射的X射線對人體器官具有一定的傷害，核磁共振技術(MRI)測量時間過長。而且這些設備都比較龐大，測量精度有限，難以實現皮膚組織缺損掃描和測量。

光學測量方法可以實現非接觸、快速測量，經過清創手術以后，可以直接進行測量組織缺損。但由于皮膚的高散射特性，常規測量方法穿透深度有限，還有掃描、測量速度慢等限制。OCT是基于低相干干涉發展起來的一種新型生物醫學成像技術，兼具高分辨(1～15um)、良好穿透深度 (1～5mm)和快速成像優勢。人體皮膚厚度一般為0.5mm～4mm，OCT技術的上述優點非常適合用于皮膚缺損部位的外部輪廓和內部缺損信息采集，從而構建皮膚缺損部位組織分層界面的三維模型及內部血管網絡，設計出與原位皮膚血管網絡相通的通道網絡，指導皮膚修復的三維結構建模，實現功能化的全面皮膚修復。

因此，本實用新型提出一種基于OCT的原位3D打印皮膚修復設備。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提出一種用于皮膚修復的基于光學相干層析成像(OCT)的原位三維打印設備。

本實用新型設備包括OCT系統、3D生物打印設備；

所述的OCT系統模塊包括光源、低相干干涉模塊、樣品掃描模塊、干涉信號探測模塊、數據采集與處理模塊、圖像顯示模塊。光源發出的光經光纖進入低相干干涉模塊，低相干干涉模塊發出的探測光經光纖進入樣品掃描模塊，再通過掃描物鏡聚焦到皮膚缺損區域，缺損區域的后向散射光原路返回至低相干干涉模塊，低相干干涉模塊產生干涉光譜信號經光纖送入干涉信號探測模塊，然后經數據采集與處理模塊、圖像顯示模塊獲取掃描區域的圖像。

所述的低相干干涉模塊包括一條參考臂和部分樣品臂，其中，參考臂固定不動，由參考臂和樣品臂返回的光在2×2的耦合器(推薦50/50)中匯合并產生干涉，干涉信號通過信號探測模塊進行光電轉換。

所述的樣品掃描模塊包括掃描探頭、3D生物打印機的三維移動臂和樣品臺；其中掃描探頭包括光纖準直器、二維高速掃描振鏡、微型Charge-coupled Device(CCD)成像系統、光電探測位置校準系統、掃描物鏡，所述的微型CCD系統包括二向色鏡、準直透鏡、CCD。光纖準直器在光路中位于二維高速掃描振鏡前，二者水平同軸；二向色鏡位于二維高速掃描振鏡下方，兩者在豎直方向同軸；準直透鏡和CCD位于二向色鏡光路反射光方向，三者水平同軸；掃描物鏡位于二向色鏡透射光方向，與二向色鏡在豎直方向同軸，用于掃描過程中對樣品實時監測及機器視覺識別。

所述的光電探測位置校準系統由四個光電位置探測器構成，安裝在掃描物鏡底座(例如四個角處)，該光電探測位置校準系統用于對掃描探頭在掃描過程中位置校準，使其在豎直方向始終保持一個固定的值H，以確保缺損部位聚焦成像。

作為優選，在調節CCD前的準直透鏡的焦距時，使得CCD的成像范圍比二維高速掃描振鏡的最大掃描范圍略大，推薦大10％。

所述的干涉信號探測模塊為現有成熟器件，主要用于將從干涉模塊輸出的干涉光學信號轉換成電信號；