[发明专利]一种光学相干层析与光声成像双模态内窥镜

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其涉及一种光学相干层析与光声成像双模态内窥镜。

背景技术

光学相干层析(Optical Coherence Tomography,OCT)是近二十年来发展起来的能对生物组织结构进行高分辨率端面成像的技术。与以往的成像技术相比，光学相干层析具有以下突出优点：使用近红外光源，对人体无损伤；利用低相干干涉原理使其分辨率很高(可达10微米或更小)；利用光纤系统，成本较低且设备便携。由于这些优点，光学相干层析在近二十年来得到了很大的发展，目前在临床上已经是检测青光眼，眼底疾病等眼科领域的重要工具。除了眼睛以外，光学相干层析也可对人体的各种组织进行成像，例如皮肤、牙齿等。为了对人体内部的器官进行成像，出现了各种各样的光学7相干层析内窥探头，可以伸入体内探测，大大扩展了应用范围。例如，将这种探头伸入血管内，可以对血管截面进行成像，以研究血管脂肪和血管阻塞形成的过程与机理，尤其是对易破裂斑块的成像将可以诊断早期动脉粥样硬化。经过近十几年的发展，内窥光学相干层析探头已经在血管、呼吸道和消化道等方面显露了很好的应用前景。

但是，光学成像技术通常会有视场范围和横向分辨率的矛盾，通常无法同时实现很宽的视场范围和很小的横向分辨率，光学相干层析也不例外。传统的光学内窥探头，包括基于光纤束和基于摄像头的探头，通常视场范围可达到几厘米量级，但其横向分辨率只有几十微米。而在光学相干层析内窥探头中，横向和纵向分辨率都可以达到约10微米，但其视场范围通常为几毫米量级。在很多应用中，需要同时获得大视场范围和高分辨率，而现有技术无法实现这一点。另一方面，由于生物组织对近红外光的高散射，光学相干层析的有效探测深度也是有限的，对表皮组织来说一般是1-2毫米。这就限制了对大范围伸入组织的成像。因此，亟需一种新的技术手段，能够实现尺寸较小的双模态内窥镜且实现光学相干层析与光声成像扫描的同时进行，从而可用于对尺寸要求较高的场合。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种光学相干层析与光声成像双模态内窥镜，以解决上述技术问题。

本发明提供的光学相干层析与光声成像双模态内窥镜，包括光源、腔体、分别设置于腔体内部的光学相干层析单元和光声成像单元，所述光学相干层析单元包括双包层光纤、梯度折射率透镜、反射棱镜和成像扫描模块，所述光源包括用于光学相干层析成像的第一光源和用于声光成像的第二光源，所述第一光源耦合到单模光纤，通过所述成像扫描模块成像，所述第二光源经过所述梯度折射率透镜产生聚焦光束，所述聚焦光束经过反射棱镜反射到在样品表面上，所述光声成像单元接收所述样品吸收脉冲激光后产生的光声信号，完成双模态内窥成像。

进一步，所述第一光源为用于光学相干层析成像的红外光源，所述第二光源为用于光声成像的脉冲激光，所述第一光源通过所述双包层光纤的内层进行单模传输。

进一步，还包括设置于腔体内的超声探测器，所述超声换能器与双包层光纤连接，第一光源通过所述双包层光纤穿过所述超声探测器。

进一步，所述光声成像单元包括光学分辨率式子单元或声学分辨率式子单元，第二光源耦合至双包层光纤进行传送，经过所述梯度折射率透镜产生聚焦光束，所述聚焦光束经过反射棱镜反射到在样品表面上，所述光学分辨率式子单元接收所述样品吸收脉冲激光后产生的光声信号。

进一步，所述第二光源耦合至所述双包层光纤进行多模传输，通过多模光纤传送脉冲激光，经过所述梯度折射率透镜产生聚焦光束，所述聚焦光束经过反射棱镜反射到在样品表面上，所述声学分辨率式子单元接收所述样品吸收脉冲激光后产生的光声信号。

进一步，所述成像扫描模块包括扫描镜、微电机和磁铁，所述扫描镜固定于磁铁，所述磁铁在微电机的磁力驱动下进行转动。

进一步，所述腔体内部填充有用于传播声信号的液体以及用于隔离液体的隔离装置，所述超声探测器与所述微电机分别通过所述隔离装置与液体互相隔离，所述扫描镜设置于液体内部。

进一步，所述超声探测器为中空的压电式超声换能器。

本发明的有益效果：本发明中的光学相干层析与光声成像双模态内窥镜，通过光学相干层析和声光成像相结合，能够进行双模态内窥成像，实现尺寸较小的双模态内窥镜且实现光学相干层析与光声成像扫描的同时进行，特别适合用于对尺寸要求较高的场合成像，例如对直径较小的血管内窥成像中，本发明结合了光学相干层析的高分辨率和声光成像的大穿透深度，可以同时得到高视场范围和高分辨率图像，为医学诊断发展提供了良好的应用前景。