[發明專利]一種光路復用的光聲—白光共視場內窺鏡裝置及成像方法

在審

• 申請號: 202111573586.7
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114403785A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 楊思華;張粢鑫;周非凡;熊科迪
• 申請（專利權）人: 華南師范大學;海南大學
• 主分類號: A61B1/07
• 分類號: A61B1/07;A61B5/00;G02B23/24
• 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

本發明公開了一種光路復用的光聲—白光共視場內窺鏡裝置及成像方法，裝置包括手持內窺鏡探頭、激光/光學照明系統、控制與數據采集重建系統；所述手持內窺鏡探頭包括光聲?白光光路復用組件、激光耦合掃描組件以及光聲白光探測組件；所述激光耦合掃描組件實現激光的聚焦及掃描，光聲?白光光路復用組件產生光聲信號和白光反射信號；所述光聲信號被光聲探測組件接收，白光發射信號被白光探測組件接收。本發明專利光聲激發光路與白光成像光路共用同一路徑，從而光聲成像與白光成像實現成像中心重合的共視場成像，因此，本發明可同時獲取表層光反射信息的光學成像和深層光吸收信息的光聲成像，實現白光引導?光聲顯微的雙模態共視場成像探測。

技術領域

本發明屬于內窺鏡無損檢測技術領域，特別涉及一種光路復用的光聲—白光共視場內窺鏡裝置及成像方法。

背景技術

白光成像技術是通過白光照明后，通過攝像單元接收白光圖像，是一種對成像區域的表面成像的成像技術；白光硬內窺鏡是目前廣泛應用于工業探傷、醫學影像等領域的常規器械，但由于基本原理是利用反射信號獲取檢測圖像，受介質散射影響大，只能對成像區域淺表面成像。

光聲成像技術是指當脈沖激光照射到生物的組織中時，組織中的光吸收區域將產生超聲信號，這種由光激發產生的超聲信號稱為光聲信號。生物組織中的光吸收介質快速升溫膨脹產生的光聲信號攜帶了組織的光吸收特征信息，通過探測光聲信號能重建出組織中的光吸收分布圖像。光聲成像既具有純光學組織成像中的高特異性，也具有超聲成像中的深穿透特性的優點，它反映的是吸收體的光吸收差異；基于光聲成像研制的光聲內窺鏡，對組織的穿透深度可達數毫米。

近年來，已經有國內外很多團隊提出了許多光聲內窺鏡的方案，專利號201210186582.8提出了一種前視光聲內窺鏡，主要用于針對目標組織端面進行內窺成像，但是由于探頭內部包含壓電掃描裝置，無法實現微型化設計，而且壓電掃描裝置工作引起的震動會形成較大的噪聲，不利于成像；申請號201711122120.9提出了一種基于MEMS鏡的光聲內窺顯微成像裝置及其成像方法，該內窺鏡為獲得足夠的成像范圍必須得縮短工作距離或者擴大內窺鏡直徑，難以實現對人體內臟器官或較隱蔽的區域的掃描成像；同時這是一種單一模式的成像方法，在光聲內窺鏡的應用場景中，該種內窺鏡存在無法實時觀察到腔體中激光與成像區域之間的位置關系，激光難以準確照射到目標成像區域的問題；專利號201310739425.X中提出了一種直腸內光學、光聲、超聲多模成像內窺鏡及其成像方法，該方案將光學攝像頭裝備在直徑12mm的套管中，尺寸大，同時該方案無法光聲成像與白光成像實現成像中心重合的共視場成像，仍然難以準確定位成像區域；同時也存在激光焦點與成像區域之間的關系難以確定，從而導致分辨率降低的問題。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種光路復用的光聲-白光共視場內窺鏡裝置及成像方法，首次將光聲-白光復用光路應用于光聲內窺領域，實現了光聲成像與白光成像實現成像中心重合的共視場成像，解決了現有光聲內窺探頭尺寸大，工作距離短，光聲成像無輔助定位的問題。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明一方面提供了一種光路復用的光聲—白光共視場內窺鏡裝置，包括控制及數據采集重建系統、激光/光學照明系統以及手持內窺鏡探頭；所述手持內窺鏡探頭包括探頭外殼、光聲-白光光路復用組件、激光耦合掃描組件以及光聲白光探測組件；

所述控制及數據采集重建系統控制激光/光學照明系統出射激光與白光耦合進入所述手持內窺鏡探頭；所述激光耦合掃描組件實現激光的聚焦及掃描；所述光聲-白光光路復用組件中的中繼透鏡組等比例傳輸掃描激光到成像區域產生光聲信號，光聲-白光光路復用組件中的照明光纖同時照射同一成像區域產生白光反射信號；產生的光聲信號被光聲白光探測組件接收，而白光發射信號被光聲白光探測組件接收，最終通過控制及數據采集重建系統實現數據重建與存儲，完成雙模態共視場成像；