[發明專利]集光學、光聲、OCT、熒光多模態前向成像一體化的內窺鏡裝置及其成像方法

在審

• 申請號: 202111573589.0
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114468960A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 熊科迪;辛海書;周非凡;楊思華
• 申請（專利權）人: 華南師范大學;海南大學
• 主分類號: A61B1/233
• 分類號: A61B1/233;A61B1/07;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

本發明公開了一種集光學、光聲、OCT、熒光多模態前向成像一體化的內窺鏡裝置及其成像方法，裝置包括控制系統、光源系統、光路系統、內窺鏡探頭、數據采集及重建系統；控制系統同步觸發光源系統和數據采集系統，激發光由光路系統進入內窺鏡探頭，探頭內部二向色鏡實現光聲/熒光、OCT激發光合束，合束光經由棒狀透鏡照射待成像的組織表面，回波信號由數據采集系統處理并完成光聲圖像、OCT圖像、熒光圖像重建，光學信號由內窺鏡頂部CCD采集進行光學圖像重建。本發明光聲、熒光、OCT激發光共用光路，通過可調焦準直器消除色差，采用棒狀透鏡結構深入腔體器官進行在體檢測，從而實現光聲成像、熒光成像、OCT成像實時高分辨共焦內窺成像。

技術領域

本發明屬于內窺鏡無損檢測技術領域，特別涉及一種集光學、光聲、OCT、熒光多模態前向成像一體化的內窺鏡裝置及其成像方法。

背景技術

大部分病例確診時已處于中晚期，生存率較低，因此，癌癥的早診早治已成為亟待解決的問題。以鼻咽癌為例，鼻咽癌是頭頸部常見的惡性腫瘤，好發于鼻咽頂壁、側壁，位置隱蔽，早期便呈浸潤性生長，臨床表現不明顯，主要依靠影像學表現診斷。放療是其首選治療方案，但易復發。因此，鼻咽癌早期診斷，早期治療及放療后隨訪尤為重要。CT和MRI是鼻咽癌診斷、分期及放療后復查的常規手段。CT無法區分局部炎癥和腫瘤，導致CT對鼻咽癌的檢出率只有57.1％。MRI成像的缺點是成像時間較長、偽影較大、對鈣化灶及骨皮質成像不敏感。

白光內窺鏡一直是鼻咽癌診斷的標準工具，將白光照射待成像組織區域，通過CCD或者 CMOS接收白光圖像，可以獲得成像區域的形態學信息；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。

光聲成像技術作為一種新興無創的生物醫學成像方法，突破了傳統的光學成像和超聲成像在各自生物組織成像領域的限制，在生物醫學成像及臨床應用方面有巨大的潛力。光聲成像技術基于光聲效應，在短脈沖激光束的照射下，待檢測的生物組織吸收光子能量后受熱膨脹，產生超聲信號，換能器接收該超聲信號，經過算法重建后，由超聲信號得到反映組織內部光吸收差異的分布圖像。因此，光聲成像技術兼具光學成像分辨率高和超聲成像深度深的特點，能夠對組織進行功能成像與結構成像。光聲成像可以獲得腫瘤組織附近血管分布圖像，用于判斷腫瘤組織浸潤深度。

OCT成像技術是一種非入侵式的高分辨醫學成像技術，相較于傳統成像技術，可以在毫米級深度上獲得微米級的分辨率。OCT成像技術基于干涉儀原理，當近紅外弱相干光照射待成像組織時，參考臂的后向散射光與樣品臂的反射光發生干涉，由光譜儀接收該干涉信號，可以獲得組織淺表結構信息。

熒光成像技術是通過將外源熒光物質注射進入血管，由激光激發熒光物質，同時由接收裝置接收熒光，通過接收到的熒光信息對組織進行成像，可以獲得區域內不同組織分布信息，由于熒光分子靶向成像具有高度靈敏性和特異性，可以為勾畫生物靶區提供重要參考。

當前常用內窺鏡為白光內窺鏡，只能對組織表面進行成像，缺乏組織深度信息，不能判斷腫瘤浸潤深度，不能對腫瘤邊界進行劃分，在術前診斷與術后復查中都存在明顯弊端。一種集光學、光聲、OCT、熒光多模態前向成像一體化的內窺鏡裝置，在一體化內窺鏡探頭內部集成光學、光聲、OCT、熒光四種成像模式。其中，光聲成像技術結合了光學成像分辨率高與聲學成像深度深的特點，可成像腫瘤微血管網絡，判斷腫瘤浸潤深度；與內窺技術結合的OCT內窺成像技術可對生物組織腔體進行在體高分辨成像，獲得組織結構信息；熒光分子靶向成像具有高靈敏度和特異性，可標記腫瘤邊界，為放療過程中勾畫生物靶區提供重要參考。

申請號為201410412368.9，專利名為《一種多模態顯微成像系統》，公開了一種利用光學手段檢測的多模態顯微成像系統，結合超聲、OCT、光聲三種成像模式，可對組織內部結構和功能進行成像。由于成像模式中無熒光成像，無法獲得組織表面形態學信息；同時由于裝置中無消色差器件，不能進行共焦成像，掃描結構為側向成像方式，不能對待測組織進行前向掃描成像。