[發明專利]一種前置微型電機高精度三維掃描的光聲內窺鏡及成像方法

在審

• 申請號: 201810695276.4
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN109044243A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 楊思華;王新坤;鄭毅;曾俏;邢達
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: A61B1/00
• 分類號: A61B1/00;A61B8/12;A61B5/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種前置微型電機高精度三維掃描的光聲內窺鏡，其特征在于，包括探頭殼、光學反射棱鏡、微型電機、超聲換能器及光學變焦透鏡；

所述的探頭殼內部設有微型電機放置腔、油室和容腔，所述微型電機放置腔設置在探頭殼內部的前端，所述油室設置在探頭殼內部的中間位置，所述容腔設置在探頭殼內部的尾端；

所述超聲換能器安裝于探頭殼內部的中部位置，將油室和容腔隔開；光學變焦透鏡設置于容腔內部靠近超聲換能器的一端，微型電機的主體部分固定于探頭殼內部頂端的微型電機放置腔，所述微型電機的中心設有金屬軸，金屬軸在旋轉的同時可前后移動；所述光學反射棱鏡固定在微型電機金屬軸靠近超聲換能器的一端，用于反射從光學變焦透鏡出來的激光束，并反射組織受激產生的光聲信號；當微型電機驅動時，帶動金屬軸旋轉的同時前后移動，從而實現光學反射棱與金屬軸一起旋轉，且推拉光學反射棱鏡前后移動。

2.根據權利要求1所述一種前置微型電機高精度三維掃描的光聲內窺鏡，其特征在于，所述油室內填充絕緣油，該絕緣油用于耦合光聲、超聲信號。

3.根據權利要求1所述一種前置微型電機高精度三維掃描的光聲內窺鏡，其特征在于，所述容腔內設有光學變焦透鏡、光纖及軸承，所述的微型電機的控制線、光學變焦透鏡的控制線和超聲換能器的信號線均引至該容腔內，最終連接至外部計算機系統。

4.根據權利要求1所述的一種前置微型電機高精度三維掃描的光聲內窺鏡，其特征在于，所述的探頭殼用透光透聲的醫用級材料制成；所述的探頭殼在正常工作時，頂端要覆一層透光透聲的薄膜囊，并抽真空后充以適量的水，使得光學焦點正好位于充水且無氣泡的薄膜附近，用作超聲換能器的聲傳輸媒介，匹配聲阻抗、減小聲衰減。

5.根據權利要求1所述的一種前置微型電機高精度三維掃描的光聲內窺鏡，其特征在于，所述的超聲換能器為環形中空超聲換能器，中間設置有通光孔，該通光孔在任意時刻都能讓激光束無遮擋地通過，所述的超聲換能器的側表面涂有防水膠，設置于所述的探頭殼內中部，通光孔靠近容腔的一側覆有平整的透光薄膜，以將油室和容腔分開。

6.根據權利要求1所述的一種前置微型電機高精度三維掃描的光聲內窺鏡，其特征在于，所述的光學變焦透鏡為圓形，側面和一部分表面設置有正負電極，中心為無色透明材料，具有良好的透光性，可通過配套的計算機程序控制光通過中心材料后焦點位置的變化，焦點變化范圍≥6毫米。

7.根據權利要求1所述的一種前置微型電機高精度三維掃描的光聲內窺鏡，其特征在于，所述的光學反射棱鏡采用無色透明的光學玻璃材料制作，為等腰直角三棱柱形狀，其長寬高比所述的微型電機中心轉軸的直徑略大，一個直角面應該用膠水與微型電機的中心轉軸一端固定，整體置于油室內，光學反射棱鏡的斜面鍍有高反光反聲特性的金屬膜，表面光滑平整，光學反射棱鏡的反射面中心應該與光學變焦透鏡的中心在同一水平線上。

8.一種基于權利要求1-7中任一項前置微型電機高精度三維掃描的光聲內窺鏡的成像方法，其特征在于，包括下述步驟：

將光學反射棱鏡與微型電機中心轉軸的一端同軸粘連，控制微型電機中心轉軸與光學反射棱鏡同步旋轉；

轉軸推拉光學反射棱鏡從起始點位置開始移動；

同時控制光學變焦透鏡，以達到激光束通過光學變焦透鏡、經光學反射棱鏡反射后的焦點始終落在生物組織壁上的目的，并且光學焦點隨光學反射棱鏡的移動而在生物組織壁上移動；

也即激光束在旋轉的同時而移動，由此產生光聲信號并重建為三維圖像。