CN103654867B - 成像探头及具有该成像探头的成像装置 - Google Patents

Abstract

一种成像探头，用于血管内的成像探测，所述成像探头包括第一反射元件及超声换能器，光束经所述第一反射元件反射至所述血管上并与所述血管相互作用后产生光声信号或/和信号光，所述超声换能器接收所述光声信号并将其转换为电信号后导出，所述第一反射元件反射所述信号光并导出该信号光，所述超声换能器发射超声波束，所述超声波束被所述血管壁反射并产生超声信号，所述超声换能器接收所述超声信号并将其转换为电信号后导出。本发明还提供一种具有上述成像探头的成像装置，所述成像装置实现了血管内高分辨率，大穿透深度成像，并能获取探测组织的成分信息。

Description

成像探头及具有该成像探头的成像装置

技术领域

本发明涉及成像领域，尤其涉及一种成像探头及具有该成像探头的成像装置。

背景技术

易损斑块破裂是急性心脑血管的主要原因，大量的解剖病理研究发现，易损斑块的主要特征包括：（a）活动性炎症反应（巨噬、单核细胞浸润）；（b）薄的纤维帽（小于65μm）；（c）大的脂质核心（大于40%）。然而，病理学方法无法对这些特征的发生和发展过程进行在体、动态的实时观测和研究。而体外成像的方法虽然可以通过造影等手段提高血管成像的对比度，但依然是对血管管腔的成像，无法得到血管壁上，包括易损斑块的细节信息。血管内成像由于其成像探头可以深入斑块所在的血管，对斑块直接观察，因此成为目前对易损斑块进行活体观察的有效手段。

现有临床血管内成像技术主要有以下三种：

（1）血管内超声（Intravascular Ultrasound，IVUS），IVUS可以实现大深度成像（～5毫米），但是分辨率有限（～100微米），而且不能获得组织的成分信息；

（2）血管内光学相干层析（Intravascular Optical Coherence Tomography，IVOCT），IVOCT虽然分辨率较高（～10微米），但是穿透深度过浅（<1毫米），且不能获得组织的成分信息；

（3）血管内红外光谱（Near infrared spectroscopy，NIRS），NIRS虽然可以获得组织成分信息，但是没有深度信息配合，且无法将获取的信息和真实物理位置对应。因此，现有的上述血管内成像技术均无法实现在血管内实现大范围与高分辨成像且同时获得形态信息与成分信息，不能满足日常使用需要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种成像探头，其集成了光声成像、IVUS及IVOCT三种成像技术的成像功能，实现了血管内高分辨率，大穿透深度成像，并可同时获取含真实物理位置的组织成分信息。

本发明还提供一种具有上述成像探头的成像装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种成像探头，用于血管内的成像探测，所述成像探头包括第一反射元件及超声换能器，光束经所述第一反射元件反射至所述血管上并与所述血管相互作用后产生光声信号或/和信号光，所述超声换能器接收所述光声信号并将其转换为电信号后导出，所述第一反射元件反射所述信号光并导出该信号光，所述超声换能器发射超声波束，所述超声波束被所述血管壁反射并产生超声信号，所述超声换能器接收所述超声信号并将其转换为电信号后导出。

其中，所述第一反射元件为反射镜或棱镜，所述超声换能器采用侧向放置以接收所述声光信号。

其中，所述第一反射元件为反光透声镜，以反射光束而透射声波，所述超声换能器正向放置，所述信号光被所述第一反射元件反射，所述光声信号及所述超声信号透过所述第一反射元件后被所述超声换能器接收并转换为电信号。

其中，所述成像探头还包括第一透镜，其置于所述成像探头的一端并靠近所述第一反射元件，所述第一透镜将入射的光束汇聚至所述第一反射元件或收集所述第一反射元件反射的信号光。

其中，所述成像探头还包括固定件及保护套，所述固定件固定所述第一透镜、第一反射元件及超声换能器，所述保护套套设于所述固定件外，以保护所述成像探头。

其中，所述成像探头还包括微型电机，所述微型电机具有转轴，该转轴嵌入所述固定件内，所述微型电机转动时带动所述固定件旋转，进而所述成像探头整体转动。

本发明还提供一种成像装置，用于血管内的多模成像，所述成像装置包括第一激光器、分光元件、合束元件、驱动模块、耦合器、第二反射元件、第二光电检测器、第三光电检测器、信号放大器、超声信号收发仪、数据采集控制模块及上述的成像探头，所述第一激光器发出光束经所述分光元件分为两束，其中一光束经由所述合束元件及所述驱动模块传输至所述成像探头，并在该成像探头内与血管相互作用产生光声信号，该光声信号被所述超声换能器收集并转换为电信号后传输至所述超声信号收发仪进行放大，并由所述数据采集控制模块所采集；

所述第一激光器射出的另一光束传输至所述耦合器并被所述耦合器分成两束，其中一束激光经所述合束元件、所述驱动模块及所述成像探头后照射到所述血管，经所述血管散射后产生携带血管信息的信号光并从所述成像探头导出，所述信号光传输至所述耦合器，所述耦合器射出的另一束激光经所述第二反射元件反射变成参考光后回到所述耦合器，所述信号光与所述参考光在所述耦合器内发生干涉并合成一束干涉光，该干涉光被所述耦合器分成两束干涉光后从所述耦合器出射，其中一束干涉光被所述第二光电检测器接收并转换为电信号后传输至所述信号放大器，另一束干涉光被所述第三光电检测器接收并转换为电信号后传输至所述信号放大器，所述电信号经所述信号放大器放大并被所述数据采集控制模块所采集；

所述超声信号收发仪发出超声激励信号，该超声激励信号入射至所述成像探头并激发所述超声换能器发出超声波束，所述超声波束被血管反射并产生超声信号，所述超声信号被所述超声换能器收集并转换为电信号后传输至所述超声信号收发仪进行放大，并被所述数据采集控制模块所采集；

所述数据采集控制模块分析处理所采集的与所述光声信号、信号光及超声信号对应的电信号，以重建得到多模图像。

其中，所述第一激光器发射脉冲光，所述合束元件为2×1耦合器，其将两束波长相同的光束耦合进一根光纤中。

其中，所述成像装置还包括环行器，所述环行器设置于所述耦合器及所述第二光电检测器之间，其用于改变从所述耦合器的第一端面出射的光束的传播方向，使得该光束被所述第二光电检测器接收。

其中，所述成像装置还包括延时控制模块，所述延时控制模块与所述超声信号收发仪电性连接，并通过发送延时信号控制所述超声信号收发仪处于接收模式或收发模式，所述延时控制模块预设第一延时时间及第二延时时间，该第一延时时间及所述第二延时时间为所述接收模式与收发模式的切换周期。

其中，所述成像装置还包括第二透镜，所述第二透镜设置于所述耦合器与所述第二反射元件之间，所述第二透镜用于将所述耦合器出射的光束准直后入射至所述第二反射元件或将所述第二反射元件反射的光束聚焦后入射至所述耦合器。

其中，所述驱动模块包括位移台、光电滑环、连接套管及旋转驱动电机，所述光电滑环位于所述位移台上，所述连接套管的两端分别连接所述光电滑环及所述成像探头，以使得所述位移台带动所述光电滑环平移时，所述成像探头同步平移，所述旋转驱动电机固定于所述位移台上并与所述光电滑环啮合，所述旋转驱动电机旋转时，所述光电滑环同步旋转以带动所述成像探头旋转。

其中，所述成像装置还包括第二激光器，所述第二激光器发射连续光，该第二激光器发射的光束经所述耦合器分成两束，其中一束经所述合束元件及所述驱动模块进入所述成像探头内激发产生信号光后传输至所述耦合器；另一束激光经所述第二反射元件反射成为参考光后传输至所述耦合器。

其中，所述合束元件为波分复用器，其将所述第一激光器及所述第二激光器发射的激光耦合进同一根光纤中，所述成像装置还包括第一光电检测器，所述第一激光器发出激光经所述分光元件分光后变成两束，其中一束激光被所述第一光电检测器接收并转换为电信号，该电信号被所述采集控制模块接收；另一束激光则经由所述合束元件及所述驱动模块进入所述成像探头以激发产生光声信号。

本发明提供了一种成像装置，所述第一激光器及所述第二激光器同时发出激光并激发产生光声信号及信号光，所述采集控制模块采集一次光声信号及信号光对应的电信号。在所述延时控制模块的控制下，使得所述超声信号收发仪切换至收发模式，其发出超声激励信号并激发所述超声换能器产生超声波束，所述超声波束被所述血管壁反射后产生携带血管壁信息的超声信号，该超声信号被所述超声换能器接收并转换为电信号，经超声信号收发仪放大后，由所述采集控制模块采集一次超声信号对应的电信号。所述采集控制模块对采集的光声信号、信号光及超声信号对应的电信号进行数据存储和预处理后，重建图像，从而实现了所述血管内的多模成像。所述采集控制模块还通过所述运动控制线控制所述驱动模块的平移和旋转，进而带动所述成像探头在所述血管内的平移和旋转，实现了对所述血管的全方位扫描。本发明提供的成像装置，集成了三种模态成像功能，可以带来更全面的血管结构和成份信息。通过信号光和超声信号对应的电信号分别获取精细结构和总体结构的信息，通过光声信号对应的电信号获取血管内斑块的组织成分信息，实现血管内高分辨的结构信息和成分信息的同时获取。同时本发明提供的成像装置，获取的信息是完全同位的，因此重建得到的图像也是自动配准的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的成像装置的结构示意图。

图2是本发明第一实施例提供的第一种成像探头的立体示意图。

图3是本发明第一实施例提供的驱动模块的立体示意图。

图4是本发明第一实施例提供的成像探头在所述血管内的运动示意图。

图5是本发明第一实施例提供的第二种成像探头的立体示意图。

图6是本发明第一实施例提供的第三种成像探头的立体示意图。

图7是本发明第二实施例提供的成像装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种成像装置，其可用于血管内的多模成像，所述成像装置包括第一激光器1、分光元件2、第一光电检测器3、合束元件4、驱动模块6、成像探头7、超声信号线8、超声信号收发仪9、第二激光器10、环行器11、耦合器12、第二透镜13、第二反射元件14、第二光电检测器15、第三光电检测器16、信号放大器17、采集控制模块18、运动控制线19及延时控制模块20。其中，所述第一激光器1、第一光电检测器3、驱动模块6、超声信号收发仪9、第二激光器10、信号放大器17及延时控制模块20与所述采集控制模块18均信号连通。所述分光元件2、驱动模块6、耦合器12与所述合束元件4均通过光纤连接且光路连通，所述分光元件2与所述第一光电检测器3、所述驱动模块6与所述成像探头7也通过光纤连接，所述采集控制模块18与所述驱动模块6通过所述运动控制线19连接并控制所述驱动模块6的运动。

在本发明的第一实施例中，所述超声信号收发仪9包括接收模式和收发模式，当所述超声信号收发仪9处于接收模式时，该超声信号收发仪9仅接收信号；当所述超声信号收发仪9处于收发模式时，该超声信号收发仪9即可发射也可接收信号。所述延时控制模块20发出延时信号控制所述超声信号收发仪9两种模式的切换，具体为，所述延时控制模块20预设第一延时时间t₁及第二延时时间t₂，所述超声信号收发仪9初始预定处于接收模式，经所述第一延时时间t₁后切换到收发模式，再经所述第二延时时间t₂后重新切换到接收模式，并以此周期循环切换。

请参阅图2，图2为本发明的第一实施例提供的第一种成像探头，所述成像探头7包括第一透镜71、第一反射元件72、超声换能器73、固定件74及保护套（图未示），所述固定件73固定所述第一透镜71、第一反射元件72及超声换能器73，所述保护套套设于所述固定件74外，以防止所述成像探头7与外界发生碰撞造成损伤。所述第一反射元件72将经所述第一透镜71准直后的入射光束反射到所述至所述血管壁上，其中，所述第一透镜71可为自聚焦透镜或球透镜，所述第一反射元件72可为平面反射镜或棱镜。所述超声换能器73接收所述光束与所述血管内壁作用产生的光声信号并将该光声信号转换为电信号，该超声换能器73采用侧向放置，以利于接收所述光声信号。所述超声换能器73还可通过超声激励信号激发产生超声波束并发射该超声波束至所述血管的内壁，所述超声波束被所述血管壁反射后产生携带所述血管壁信息的超声信号，该超声信号被所述超声换能器接收并转换为电信号。

在本发明的第一实施例中，所述成像装置可分为光声子系统、光学相干层析（Optical Coherence Tomography，OCT）子系统及超声子系统，具体为，所述第一激光器1、分光元件2、第一光电检测器3、合束元件4、驱动模块6、成像探头7、超声信号线8、超声信号收发仪9、采集控制模块18、运动控制线19及延时控制模块20组成了光声子系统；所述合束元件4、驱动模块6、成像探头7、第二激光器10、环行器11、耦合器12、第二透镜13、第二反射元件14、第二光电检测器15、第三光电检测器16、信号放大器17、采集控制模块18、运动控制线19及延时控制模块20组成了OCT子系统；所述超声信号收发仪9、驱动模块6、成像探头7、超声信号线8、采集控制模块18、运动控制线19及延时控制模块20组成了超声子系统。

光声子系统：请一并参阅图1至图2，在本发明的第一实施例中，所述第一激光器1为波长连续可调脉冲激光器，如光学参量振荡器(Optical ParametricOscillator,OPO)激光器，所述采集控制模块18控制所述第一激光器1发出波长为λ1的脉冲光束①，该第一激光器1发出脉冲光束①的同时还发出同步触发信号，并将该同步触发信号传输给所述第二激光器10、所述采集控制模块18及所述延时控制模块20。所述脉冲光束①入射至所述分光元件2，所述分光元件2可为1×2分束器，其用于对光信号实现分路，具体为，该脉冲光束①经所述分光元件2后将分为脉冲光束②及脉冲光束③，其中，所述脉冲光束②入射至所述第一光电检测器3，所述第一光电检测器3可为光电二极管（Photo Diode，PD）其将所述脉冲光束②转换为电信号，且所述电信号被所述采集控制模块18收集，所述采集控制模块18通过监测该电信号实时监控所述第一激光器1的波动。

在本发明的第一实施例中，所述脉冲光束③依次经所述合束元件4及驱动模块6后进入所述成像探头7，其中，所述合束元件4可为波分复用器，其将在不同光路中传播的不同波长的光耦合进同一根光纤中。所述脉冲光束③在成像探头7内经所述第一透镜71准直后被所述第一反射元件72反射至所述血管壁上。所述脉冲光束③照射至所述血管的内壁上时，其中，部分脉冲光被所述血管壁吸收，所述血管壁吸收脉冲光后受热并随即辐射出光声信号，该光声信号被该超声换能器73收集并转换为电信号，所述电信号通过所述超声信号线8传输至所述超声信号收发仪9。

在本发明的第一实施例中，所述延时控制模块20接收到所述第一激光器1发出的同步触发信号后将所述超声信号收发仪9置于接收模式，所述超声信号收发仪9接收光声信号转换的电信号并对该电信号放大后传输至所述采集控制模块18，从而得到所述光声子系统产生的电信号I₁；部分脉冲光被所述血管壁散射成后产生携带血管壁信息的信号光，该信号光传输至所述第一反射元件72并被该第一反射元件72反射后，通过所述第一透镜71聚焦出射。由于所述第一激光器1的工作波长与所述第二激光器10的工作波长不一致，因而该信号光无法与所述OCT子系统的光束发生相干，所以所述第一激光器激发产生的信号光较弱，不会影响到探测结果。

OCT子系统：在本发明的第一实施例中，所述第二激光器10接收到所述第一激光器1的同步触发信号后同步启动。所述第二激光器10可为扫频光源，其发射连续光束④，该光束④通过所述环形器11后入射至所述耦合器12，所述耦合器可为2×2耦合器，其包括第一端面（图未示）及第二端面（图未示），所述第一端面及第二端面各具有两个端口（图未示），从该第一端面的任一个端口入射的光将同时从所述第二端面的两个端口同时出射，相应地，从该第二端面的任一个端口入射的光将同时从该第一端面的两个端口同时射出。

在本发明的第一实施例中，所述光束④从所述耦合器12第一端面的一个端口入射后将分为光束⑤及光束⑥后从所述第二端面的两个端口分别射出。所述光束⑤经所述第二透镜13准直后入射到所述第二反射元件14，经所述第二反射元件14垂直反射后成为参考光，其中，所述第二反射元件14可为平面反射镜。所述参考光经所述第二透镜13聚焦后入射进所述耦合器12内。所述光束⑥依次经所述合束元件4及驱动模块6后进入所述成像探头7内，该光束⑥在成像探头7内经所述第一透镜71准直后被所述第一反射元件72反射至所述血管壁上，所述光束⑥被所述血管壁散射并产生携带所述血管壁信息的信号光。由于所述光束⑥为连续激光，而光与生物组织相互作用产生光声信号的前提条件为作用的光必须为脉冲光，因而所述光束⑥不会被所述血管吸收而产生光声信号。

在本发明的第一实施例中，所述信号光依次经所述第一反射元件72反射及所述第一透镜71聚焦后从所述成像探讨7中导出，由于光路的可逆性，该信号光将沿所述驱动模块6、合束元件4后入射进所述耦合器12内。所述信号光与所述参考光在所述耦合器12内互相干涉后形成一束干涉光，从而在所述耦合器12内对信号光进行第一次放大。所述干涉光从所述耦合器12第一端面的两个端口出射，其分别为光束⑦及光束⑧，其中所述光束⑦被所述环形器11改变传播方向后入射进所述第二光电检测器15并被所述第二光电检测器15转换为电信号，所述光束⑧入射进所述第三光电检测器16并被所述第三光电检测器16转换为电信号。该第二光电检测器15与所述第三光电检测器16输出的电信号同时传输至所述信号放大器17，并经该信号放大器17第二次放大后得到OCT子系统产生的电信号I₂，所述电信号I₂被所述采集控制模块18收集。其中，所述第二光电检测器15及第三光电检测器16可为光电二极管，所述信号放大器17可为差分放大器（Differential amplifier，DA）。

超声子系统：在本发明的第一实施例中，所述延时控制模块20接收到所述第一激光器1发出的同步触发信号时，控制所述超声信号收发仪9处于接收模式，从而所述超声信号收发仪9可接收并放大所述第一激光器1激发产生的光声信号对应的电信号。经所述第一延时时间t₁后，所述延时控制模块20将所述超声信号收发仪9切换至收发模式。所述超声信号收发仪9发射超声激励信号，所述超声激励信号通过所述超声信号线8及所驱动模块6进入所述成像探头7内并激发所述超声换能器73产生超声波束，所述超声波束照射在所述血管壁并被所述血管壁反射后产生携带血管壁信息的超声信号，该超声信号被所述超声换能器73接收并转换为电信号，所述电信号经所述超声信号线8传输回所述超声信号收发仪9并被该超声信号收发仪9放大，从而得到超声子系统对应的电信号I₃，该电信号I₃被所述采集控制模块18采集。

在本发明的第一实施例中，由于所述第一激光器1采用了占空比较大的脉冲激光器（即相邻两个脉冲光的时间间隔t₃比较长，t₃>t₁+t₂），因而所述超声信号收发仪9发射所述超声激励信号及接收所述超声信号对应的电信号的过程正好处于所述第一激光器1发射两个相邻的脉冲光的间隔时间内，从而在任一时刻，所述成像装置中只存在所述光声信号及所述超声信号两者中的一个，保证了这两个信号间不会产生信号干扰。

请一并参阅图3及图4，图3为本发明第一实施例提供的成像装置的驱动模块的结构示意图。所述驱动模块6包括位移台61、滑块62、旋转电机63、光电滑环64及连接套管65。所述滑块62安装于所述位移台61上，并可在所述位移台61的表面移动。所述旋转电机63及所述光电滑环64均可拆卸地安装于所述滑块62上，所述旋转电机63及所述光电滑环64大致呈中空的圆柱体状，且二者通过齿轮或皮带轮啮合，从而所述旋转电机63转动时带动所述光电滑环64同步转动。所述连接套管65可由柔性材料制成，其整体大致呈圆柱体状，该连接套管65的一端固定于所述光电滑环64内，另一端固定于所述成像探头7内，由于所述连接套管65具有柔性，因而其可自由弯折，从而方便进入弯曲的人体血管内。当所述滑块62在所述位移台61的表面移动，或所述旋转电机63带动所述光电滑环64同步转动时，所述成像探头7随着所述光电滑环64的平移或旋转而同步平移或旋转，从而实现了所述成像探头7在所述血管内的全方位扫描。

在本发明的第一实施例中，所述采集控制模块18通过采集光声信号、OCT信号及超声信号对应的电信号I₁、I₂及I₃，并对这些电信号进行数据存储和预处理后，重建出多模图像，从而对所述血管进行在体、动态的观测和研究。

综上所述，本发明第一实施例提供的成像装置，所述第一激光器1及所述第二激光器10发出激光并激发产生光声信号及信号光，所述采集控制模块18先采集一次光声信号及信号光对应的电信号I₁及I₂。在所述延时控制模块20的控制下，所述采集控制模块18随后采集一次超声信号对应的电信号I₃，所述采集控制模块18对采集的I₁、I₂及I₃进行数据存储和预处理后，重建图像，从而实现了所述血管内的多模成像。所述采集控制模块18还通过所述运动控制线19控制所述驱动模块6的平移和旋转，进而带动所述成像探头7在所述血管内的平移和旋转，实现了对所述血管的全方位扫描。本发明的第一实施例提供的成像装置，集成了三种模态成像功能，可以带来更全面的血管结构和成份信息。通过OCT子系统和超声子系统分别获取精细结构和总体结构的信息，通过光声子系统获取血管内斑块的组织成分信息，实现血管内高分辨的结构信息和成分信息的同时获取。同时本发明第一实施例提供的成像装置，获取的信息是完全同位的，因此重建得到的图像也是自动配准的。

请参阅图5，图5为本发明第一实施例提供的成像装置的第二种成像探头的立体示意图。在本发明第一实施例提供的第二种成像探头207中，所述成像探头207包括第一透镜271、第一反射元件272、超声换能器273、固定件274及保护套（图未示）。所述固定件274用于固定所述第一透镜271、反光透声元件272及超声换能器273，所述保护套套设于所述固定件274外，以防止所述成像探头7与外界发生碰撞造成损伤。所述第一反射元件272可为反光透声镜，其反射光束而透射声波，所述超声换能器273置于所述第一反射元件272下，从而所述第二激光器10激发产生的信号光经所述第一反射元件272反射后从所述成像探头207中导出，而所述第一激光器1激发产生的光声信号及所述超声信号收发仪209激发产生的超声信号则透过所述第一反射元件272被所述超声换能器273收集并转换为电信号后通过所述超声信号线8导出。

请参阅图6，图6为本发明第一实施例提供的成像装置的第三种成像探头的立体示意图。本发明第一实施例提供的第三种成像探头307包括第一透镜371、第一反射元件372、超声换能器373、固定件374、微型电机375及保护套（图未示）。所述固定件374固定所述第一透镜371、第一反射元件372、超声换能器373及微型电机375，所述保护套套设于所述固定件374外，以防止所述成像探头7与外界发生碰撞造成损伤。所述成像探头307的元件及连接关系均与所述成像探头7对应的元件相同，例如，所述第一透镜371对应于所述第一透镜71，所述第一反射元件372对应于所述第一反射元件72、所述超声换能器373对应所述超声换能器73。所不同的是，图6所示的成像探头307还包括微型电机375，所述微型电机375的一端嵌入所述固定件374内，从而所述微型电机375转动时带动所述成像探头307转动，实现了所述成像探头307在所述血管内的旋转扫描。

请参阅图7，图7为本发明第二实施例提供的成像装置的立体示意图。在本发明的第二实施例中，所述成像装置包括第一激光器401、分光元件402、合束元件404、驱动模块406、成像探头407、超声信号线408、超声信号收发仪409、环行器411、耦合器412、第二透镜413、第二反射元件414、第一光电检测器415、第二光电检测器416、信号放大器417、采集控制模块418、运动控制线419及延时控制模块420。需要注意的是，与图1相比，在本发明的第二实施例中，对应于图1所示的第一光电检测器3的元件在本实施例中被省略，为了描述方便，这里用415和416定义所述第二光电检测器和所述第三光电检测器。图7所示的第二实施例的成像装置中的第一激光器401、驱动模块406、成像探头407、超声信号线408、超声信号收发仪409、环行器411、耦合器412、第二透镜413、第二反射元件414、第二光电检测器415、第三光电检测器416、信号放大器417、采集控制模块418、运动控制线419及延时控制模块420的连接关系及功能均与图1所示的第一实施例的成像装置的对应元件相同，例如，图7中的第一激光器401对应于图1中第一激光器1，图7中的分光元件402对应于图1中分光元件2，图7中第二光电检测器415对应于图1中的第二光电检测器15，图7中第三光电检测器416对应于图1中第三光电检测器16等，在此不再赘述。

所不同的是，本发明第二实施例的合束元件404为1×2耦合器，进一步，所述第一激光器401发出脉冲激光，并经所述分光元件402分成两束，其中一束光线经过合束元件404、驱动模块406后进入所述成像探头407并激发产生光声信号，另一束光线经过环行器411、耦合器412、合束元件404及驱动模块406后，进入所述成像探头407并激发产生信号光。所述光声信号被所述超声换能器473接收并转换为电信号，通过所述超声信号线8导出并被所述超声信号收发仪409放大后传输入所述采集控制模块418。所述信号光在所述耦合器412内完成第一次放大后分别被所述第二光电检测器415及所述第三光电检测器416转化为电信号，该电信号经所述信号放大器417再次放大后被所述采集控制模块418采集。即所述第一激光器401同时激发产生光声信号和信号光。

在本发明的第二实施例中，所述超声信号收发仪409发出超声激励信号，该超声激励信号通过所述超声信号线8及所述驱动模块406后进入所述成像探头407内并激发所述超声换能器473产生超声波束，所述超声波束照射在所述血管壁并被所述血管壁反射后产生携带血管壁信息的超声信号，该超声信号被所述超声换能器473接收并转换为电信号后经所述超声信号线8传输回所述超声信号收发仪409，所述超声信号收发仪409放大该电信号后将其传输入所述采集控制模块418。

综上所述，本发明的第二实施例提供的一种成像装置，所述第一激光器401发出脉冲激光并同时在所述成像探头内激发产生光声信号及信号光，所述采集控制模块418采集一次光声信号及信号光对应的电信号，在所述延时控制模块420的控制下，使得所述超声信号收发仪409切换至收发模式，其发出超声激励信号并激发产生超声信号，从而所述采集控制模块418采集一次超声信号对应的电信号。所述采集控制模块418对采集的光声信号、信号光及超声信号对应的电信号进行数据存储和预处理后，重建图像，从而实现了所述血管内的多模成像。所述采集控制模块418还通过所述运动控制线409控制所述驱动模块406的平移和旋转，进而带动所述成像探头407在所述血管内的平移和旋转，实现了对所述血管的全方位扫描。本发明的第二实施例提供的成像装置，集成了三种模态成像功能，因而可以带来更全面的血管结构和成份信息。通过OCT子系统和超声子系统分别获取精细结构和总体结构的信息，通过光声子系统获取血管内斑块的组织成分信息，实现血管内高分辨的结构信息和成分信息的同时获取。同时本发明第二实施例提供的成像装置，获取的信息是完全同位的，因此重建得到的图像也是自动配准的。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种成像探头，用于血管内的成像探测，其特征在于，所述成像探头包括第一反射元件、超声换能器、第一透镜及固定件，第一透镜置于所述成像探头的一端并靠近所述第一反射元件，所述固定件固定所述第一透镜、第一反射元件及超声换能器，光束经所述第一反射元件反射至所述血管上并与所述血管相互作用后产生光声信号或/和信号光；

当所述光束经所述第一反射元件反射至所述血管上并与所述血管相互作用后产生的信号中包括光声信号时，所述超声换能器接收所述光声信号并将其转换为电信号后导出；

当所述光束经所述第一反射元件反射至所述血管上并与所述血管相互作用后产生的信号中包括信号光时，所述第一反射元件反射所述信号光并导出该信号光；

所述超声换能器发射超声波束，所述超声波束被血管壁反射并产生超声信号，所述超声换能器接收所述超声信号并将其转换为电信号后导出；

其中，所述第一反射元件为反光透声镜，以反射光束而透射声波，所述超声换能器正向放置；

当所述光束经所述第一反射元件反射至所述血管上并与所述血管相互作用后产生的信号中包括信号光时，所述信号光被所述第一反射元件反射；

当所述光束经所述第一反射元件反射至所述血管上并与所述血管相互作用后产生的信号中包括光声信号时，所述光声信号及所述超声信号透过所述第一反射元件后被所述超声换能器接收并转换为电信号。

2.根据权利要求1所述的成像探头，其特征在于，所述第一透镜将入射的光束汇聚至所述第一反射元件；

或，当所述光束经所述第一反射元件反射至所述血管上并与所述血管相互作用后产生的信号中包括信号光时，所述信号光被所述第一反射元件反射，所述第一透镜收集所述第一反射元件反射的信号光。

3.根据权利要求2所述的成像探头，其特征在于，所述成像探头还包括保护套，所述保护套套设于所述固定件外，以保护所述成像探头。

4.根据权利要求3所述的成像探头，其特征在于，所述成像探头还包括微型电机，所述微型电机具有转轴，该转轴嵌入所述固定件内，所述微型电机转动时带动所述固定件旋转，进而所述成像探头整体转动。

5.一种成像装置，用于血管内的多模成像，其特征在于，所述成像装置包括第一激光器、分光元件、合束元件、驱动模块、耦合器、第二反射元件、第二光电检测器、第三光电检测器、信号放大器、超声信号收发仪、采集控制模块及如权利要求1至4任一项所述的成像探头，所述第一激光器发出光束经所述分光元件分为两束，其中一光束经由所述合束元件及所述驱动模块传输至所述成像探头，并在该成像探头内与血管相互作用产生光声信号，该光声信号被所述超声换能器收集并转换为电信号后传输至所述超声信号收发仪进行放大，并由所述采集控制模块所采集；

所述第一激光器射出的另一光束传输至所述耦合器并被所述耦合器分成两束，其中一束激光经所述合束元件、所述驱动模块及所述成像探头后照射到所述血管，经所述血管散射后产生携带血管信息的信号光并从所述成像探头导出，所述信号光传输至所述耦合器，所述耦合器射出的另一束激光经所述第二反射元件反射变成参考光后回到所述耦合器，所述信号光与所述参考光在所述耦合器内发生干涉并合成一束干涉光，该干涉光被所述耦合器分成两束干涉光后从所述耦合器出射，其中一束干涉光被所述第二光电检测器接收并转换为第一电信号后传输至所述信号放大器，另一束干涉光被所述第三光电检测器接收并转换为第二电信号后传输至所述信号放大器，所述第一电信号和所述第二电信号均经所述信号放大器放大并被所述采集控制模块所采集；

所述超声信号收发仪发出超声激励信号，该超声激励信号入射至所述成像探头并激发所述超声换能器发出超声波束，所述超声波束被血管反射并产生超声信号，所述超声信号被所述超声换能器收集并转换为电信号后传输至所述超声信号收发仪进行放大，并被所述采集控制模块所采集；

所述采集控制模块分析处理所采集的与所述光声信号、信号光及超声信号对应的电信号，以重建得到多模图像。

6.根据权利要求5所述的成像装置，其特征在于，所述第一激光器发射脉冲光，所述合束元件为2×1耦合器，其将两束波长相同的光束耦合进一根光纤中。

7.根据权利要求5所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括环行器，所述环行器设置于所述耦合器及所述第二光电检测器之间，其用于改变从所述耦合器的第一端面出射的光束的传播方向，使得该光束被所述第二光电检测器接收。

8.根据权利要求5所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括延时控制模块，所述延时控制模块与所述超声信号收发仪电性连接，并通过发送延时信号控制所述超声信号收发仪处于接收模式或收发模式，所述延时控制模块预设第一延时时间及第二延时时间，该第一延时时间及所述第二延时时间为所述接收模式与收发模式的切换周期。

9.根据权利要求5所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括第二透镜，所述第二透镜设置于所述耦合器与所述第二反射元件之间，所述第二透镜用于将所述耦合器出射的光束准直后入射至所述第二反射元件或将所述第二反射元件反射的光束聚焦后入射至所述耦合器。

10.根据权利要求5所述的成像装置，其特征在于，所述驱动模块包括位移台、光电滑环、连接套管及旋转驱动电机，所述光电滑环位于所述位移台上，所述连接套管的两端分别连接所述光电滑环及所述成像探头，以使得所述位移台带动所述光电滑环平移时，所述成像探头同步平移，所述旋转驱动电机固定于所述位移台上并与所述光电滑环啮合，所述旋转驱动电机旋转时，所述光电滑环同步旋转以带动所述成像探头旋转。

11.根据权利要求5所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括第二激光器，所述第二激光器发射连续光，该第二激光器发射的光束经所述耦合器分成两束，其中一束经所述合束元件及所述驱动模块进入所述成像探头内激发产生信号光后传输至所述耦合器；另一束激光经所述第二反射元件反射成为参考光后传输至所述耦合器。

12.一种成像装置，用于血管内的多模成像，其特征在于，所述成像装置包括第一激光器、第二激光器、分光元件、合束元件、驱动模块、耦合器、第二反射元件、第一光电检测器、第二光电检测器、第三光电检测器、信号放大器、超声信号收发仪、采集控制模块及如权利要求1至4任一项所述的成像探头，所述合束元件为波分复用器，其将所述第一激光器及所述第二激光器发射的激光耦合进同一根光纤中；

所述第一激光器发出激光经所述分光元件分光后变成两束，其中一束激光被所述第一光电检测器接收并转换为电信号，该电信号被所述采集控制模块接收；另一束激光经由所述合束元件及所述驱动模块传输至所述成像探头，并在该成像探头内与血管相互作用产生光声信号，该光声信号被所述超声换能器收集并转换为电信号后传输至所述超声信号收发仪进行放大，并由所述采集控制模块所采集；

所述第二激光器发射连续光，该第二激光器发射的光束经所述耦合器分成两束，其中一束激光经所述合束元件、所述驱动模块及所述成像探头后照射到所述血管，经所述血管散射后产生携带血管信息的信号光并从所述成像探头导出，所述信号光传输至所述耦合器；所述耦合器射出的另一束激光经所述第二反射元件反射变成参考光后回到所述耦合器；所述信号光与所述参考光在所述耦合器内发生干涉并合成一束干涉光，该干涉光被所述耦合器分成两束干涉光后从所述耦合器出射，其中一束干涉光被所述第二光电检测器接收并转换为第一电信号后传输至所述信号放大器，另一束干涉光被所述第三光电检测器接收并转换为第二电信号后传输至所述信号放大器，所述第一电信号和所述第二电信号均经所述信号放大器放大并被所述采集控制模块所采集；

所述超声信号收发仪发出超声激励信号，该超声激励信号入射至所述成像探头并激发所述超声换能器发出超声波束，所述超声波束被血管反射并产生超声信号，所述超声信号被所述超声换能器收集并转换为电信号后传输至所述超声信号收发仪进行放大，并被所述采集控制模块所采集；

所述采集控制模块分析处理所采集的与所述光声信号、信号光及超声信号对应的电信号，以重建得到多模图像。