[發(fā)明專利]一種光學相干層析與光聲成像雙模態(tài)內(nèi)窺鏡

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710364571.7
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107411708A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳繼剛;陳松良
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B8/12;A61B1/00;A61B1/06
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙)31219
• 代理人: 尹麗云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學領(lǐng)域，尤其涉及一種光學相干層析與光聲成像雙模態(tài)內(nèi)窺鏡。

背景技術(shù)

光學相干層析(Optical Coherence Tomography,OCT)是近二十年來發(fā)展起來的能對生物組織結(jié)構(gòu)進行高分辨率端面成像的技術(shù)。與以往的成像技術(shù)相比，光學相干層析具有以下突出優(yōu)點：使用近紅外光源，對人體無損傷；利用低相干干涉原理使其分辨率很高(可達10微米或更小)；利用光纖系統(tǒng)，成本較低且設(shè)備便攜。由于這些優(yōu)點，光學相干層析在近二十年來得到了很大的發(fā)展，目前在臨床上已經(jīng)是檢測青光眼，眼底疾病等眼科領(lǐng)域的重要工具。除了眼睛以外，光學相干層析也可對人體的各種組織進行成像，例如皮膚、牙齒等。為了對人體內(nèi)部的器官進行成像，出現(xiàn)了各種各樣的光學7相干層析內(nèi)窺探頭，可以伸入體內(nèi)探測，大大擴展了應(yīng)用范圍。例如，將這種探頭伸入血管內(nèi)，可以對血管截面進行成像，以研究血管脂肪和血管阻塞形成的過程與機理，尤其是對易破裂斑塊的成像將可以診斷早期動脈粥樣硬化。經(jīng)過近十幾年的發(fā)展，內(nèi)窺光學相干層析探頭已經(jīng)在血管、呼吸道和消化道等方面顯露了很好的應(yīng)用前景。

但是，光學成像技術(shù)通常會有視場范圍和橫向分辨率的矛盾，通常無法同時實現(xiàn)很寬的視場范圍和很小的橫向分辨率，光學相干層析也不例外。傳統(tǒng)的光學內(nèi)窺探頭，包括基于光纖束和基于攝像頭的探頭，通常視場范圍可達到幾厘米量級，但其橫向分辨率只有幾十微米。而在光學相干層析內(nèi)窺探頭中，橫向和縱向分辨率都可以達到約10微米，但其視場范圍通常為幾毫米量級。在很多應(yīng)用中，需要同時獲得大視場范圍和高分辨率，而現(xiàn)有技術(shù)無法實現(xiàn)這一點。另一方面，由于生物組織對近紅外光的高散射，光學相干層析的有效探測深度也是有限的，對表皮組織來說一般是1-2毫米。這就限制了對大范圍伸入組織的成像。因此，亟需一種新的技術(shù)手段，能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸較小的雙模態(tài)內(nèi)窺鏡且實現(xiàn)光學相干層析與光聲成像掃描的同時進行，從而可用于對尺寸要求較高的場合。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供一種光學相干層析與光聲成像雙模態(tài)內(nèi)窺鏡，以解決上述技術(shù)問題。

本發(fā)明提供的光學相干層析與光聲成像雙模態(tài)內(nèi)窺鏡，包括光源、腔體、分別設(shè)置于腔體內(nèi)部的光學相干層析單元和光聲成像單元，所述光學相干層析單元包括雙包層光纖、梯度折射率透鏡、反射棱鏡和成像掃描模塊，所述光源包括用于光學相干層析成像的第一光源和用于聲光成像的第二光源，所述第一光源耦合到單模光纖，通過所述成像掃描模塊成像，所述第二光源經(jīng)過所述梯度折射率透鏡產(chǎn)生聚焦光束，所述聚焦光束經(jīng)過反射棱鏡反射到在樣品表面上，所述光聲成像單元接收所述樣品吸收脈沖激光后產(chǎn)生的光聲信號，完成雙模態(tài)內(nèi)窺成像。

進一步，所述第一光源為用于光學相干層析成像的紅外光源，所述第二光源為用于光聲成像的脈沖激光，所述第一光源通過所述雙包層光纖的內(nèi)層進行單模傳輸。

進一步，還包括設(shè)置于腔體內(nèi)的超聲探測器，所述超聲換能器與雙包層光纖連接，第一光源通過所述雙包層光纖穿過所述超聲探測器。

進一步，所述光聲成像單元包括光學分辨率式子單元或聲學分辨率式子單元，第二光源耦合至雙包層光纖進行傳送，經(jīng)過所述梯度折射率透鏡產(chǎn)生聚焦光束，所述聚焦光束經(jīng)過反射棱鏡反射到在樣品表面上，所述光學分辨率式子單元接收所述樣品吸收脈沖激光后產(chǎn)生的光聲信號。

進一步，所述第二光源耦合至所述雙包層光纖進行多模傳輸，通過多模光纖傳送脈沖激光，經(jīng)過所述梯度折射率透鏡產(chǎn)生聚焦光束，所述聚焦光束經(jīng)過反射棱鏡反射到在樣品表面上，所述聲學分辨率式子單元接收所述樣品吸收脈沖激光后產(chǎn)生的光聲信號。

進一步，所述成像掃描模塊包括掃描鏡、微電機和磁鐵，所述掃描鏡固定于磁鐵，所述磁鐵在微電機的磁力驅(qū)動下進行轉(zhuǎn)動。

進一步，所述腔體內(nèi)部填充有用于傳播聲信號的液體以及用于隔離液體的隔離裝置，所述超聲探測器與所述微電機分別通過所述隔離裝置與液體互相隔離，所述掃描鏡設(shè)置于液體內(nèi)部。

進一步，所述超聲探測器為中空的壓電式超聲換能器。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明中的光學相干層析與光聲成像雙模態(tài)內(nèi)窺鏡，通過光學相干層析和聲光成像相結(jié)合，能夠進行雙模態(tài)內(nèi)窺成像，實現(xiàn)尺寸較小的雙模態(tài)內(nèi)窺鏡且實現(xiàn)光學相干層析與光聲成像掃描的同時進行，特別適合用于對尺寸要求較高的場合成像，例如對直徑較小的血管內(nèi)窺成像中，本發(fā)明結(jié)合了光學相干層析的高分辨率和聲光成像的大穿透深度，可以同時得到高視場范圍和高分辨率圖像，為醫(yī)學診斷發(fā)展提供了良好的應(yīng)用前景。