CN104257342B - 一种内窥成像探头及利用上述成像探头进行的成像方法 - Google Patents

一种内窥成像探头及利用上述成像探头进行的成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种内窥成像探头，包括：光学模块、超声模块及探头保护壳；超声模块包括超声反射组件和超声探测器，保护壳上设有一成像窗口；上述超声反射组件包括与上述成像窗口的位置相对应的超声反射面，且其位于光学成像用光束和/或所述光声激发光束的光学路径上以使以使光学成像用光束和/或所述光声激发光束穿透过超声反射组件后在与经由超声反射面反射的上述超声波束同轴重叠的方向上射出。另外，本发明还提供了一种利用上述成像探头进行的内窥成像方法。如此，可实现光声成像、光学成像、超声成像对一个相同位置点进行单个或多个模态成像，提高各个模态成像准确度，并提高整个一维光声信号的探测效率，尽可能减少探头的直径和探头加工难度。

Description

一种内窥成像探头及利用上述成像探头进行的成像方法
技术领域
本发明涉及生物医学成像技术，尤其涉及一种内窥成像探头及利用该成像探头进行的成像方法。
背景技术
内窥成像作为一种无创成像方法，可有效延长人类视线，被广泛应用于消化道、心脑血管系统、泌尿系统以及统呼吸道等多个领域的影像诊断和图像引导治疗，极大地促进了疾病的检查精度。
近年来，多模态内窥成像技术得到快速发展，例如超声、OCT(光学相干断层)双模内窥成像技术、新型的光声内窥成像技术等。其中，超声及OCT双模内窥成像技术通过将超声超大的成像深度和OCT超高的分辨率结合，能够更加精准地反映生物组织特性，而光声内窥成像技术则是通过将脉冲激光通过内窥镜探头导入生物管腔内激发超声波(光声信号)，然后再通过置于内窥镜导管内的微型超声换能器接收所产生的超声信号对组织成像，能够反映生物组织的化学成分、生理功能以及生物分子活动信息，在恶性肿瘤和心脑血管疾病的早期诊断中具有极大的临床价值。
在临床运用中，要求多种成像模式能够在同一时刻对同一个位置成像，这样有利于图像融合，同时也减小在成像过程中管腔形变导致多种图像的形态不一致，另外，光声成像技术要求光声激发光束与接收光声信号的超声换能器的接收孔径(即超声发射/接收范围)重叠以实现光声信号探测，因此，要求设计一种能实现光束与超声束在生物组织中重叠以能够对管腔同一个位置点实现光声、超声、光学等多个模态成像的成像探头，兼顾各种信号接收效率较高、且成像探头的直径较小。
然而，现有技术中，美国专利US20120271170提及将光纤与超声换能器并排放置使光束与超声接收范围重叠，实现对光声信号的接收；但是，由于超声换能器本身具有一定大小的发射和接收孔径，这种设计导致重叠区域以外被激发的光声信号不能被探测到或探测效率极低。而美国专利US20080177183中提及将光纤置于中空的换能器中以实现激光激发的区域与超声接收区域重叠，从而可以实现整个激发范围的超声探测；但是，由于超声换能器为压电材料，由材料特性限制其在换能器中间加工微孔难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直径小、加工容易、并能实现光束与超声束在生物组织中同轴重叠以实现整个光声激发范围内的光声信号能被探测到、同时也能够实现对管腔同一个位置点进行光声、超声、光学等一个或多个模态成像的成像探头。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种内窥成像探头，包括：
光学模块，用于发射光学成像用光束以及接收光学成像的光学信号，和/或所述光学模块还用于发射光声成像用的光声激发光束；
超声模块，用于发射超声成像用的超声波束和接收超声成像的超声信号，和/或所述超声模块还用于接收所述光声成像的光声信号，其中，所述超声模块包括一与所述光学模块相连接的超声反射组件和一用于发射所述超声波束和接受所述超声信号和/或所述光声信号的超声探测器，其中，所述超声反射组件用于反射所述超声波束、所述超声信号和/或所述光声信号；
探头保护壳，用于容纳所述光学模块和所述超声模块，其上设有一与所述超声波束、所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束的出射方向相对应的成像窗口；
其中，所述超声反射组件包括与所述成像窗口的位置相对应的超声反射面，且所述超声反射组件位于所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束的光学路径上以使所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束穿透过所述超声反射组件后在与经由所述超声反射面反射的所述超声波束同轴重叠的方向射出。
所述的超声反射组件包括一与所述光学模块相配合的光学通道以使所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束从中穿过，所述光学通道的末端位于所述超声反射面上，且所述光学通道为沿所述探头保护壳轴向方向或为沿朝向与所述成像窗口对应的方向贯穿所述超声反射组件而形成的孔或槽。
所述超声探测器与所述光学模块并排放置后再与所述超声反射组件沿着所述探头保护壳轴向而依次放置，且所述超声反射组件设置在所述探头保护壳末端，并与所述超声探测器相对设置，所述超声探测器与所述光学模块在与所述探头保护壳轴向相垂直的方向上并排设置，其中，所述超声反射组件还包括至少一个与所述超声反射面之间形成一定夹角的光学反射面，从所述光学模块出射的所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束经由所述超声反射组件而传输至所述光学反射面，并被所述光学反射面反射至所述超声反射面，再经由所述超声反射面折射而射出以通过所述成像窗口到达管腔内壁。
所述超声探测器与所述超声反射组件沿着所述探头保护壳轴向而依次放置，且所述超声反射组件设置在所述探头保护壳末端，并与所述超声探测器相对设置，所述超声探测器与所述光学模块在与所述探头保护壳轴向相垂直的方向上并排设置，所述超声反射组件还包括至少一个与所述光学模块的光学出射面相对应或相重叠的光学透射面，从所述光学模块出射的所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束经所述光学透射面进入所述超声反射组件后被传输至所述超声反射面，再经由所述超声反射面折射而射出以通过所述成像窗口到达管腔内壁。
所述光学模块包括用于传输所述成像光束和所述光声激发光束的光纤，其中，所述光纤可以是单模光纤或多模光纤或双/多包层光纤，所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束为汇聚光束或准直光束或发散光束，所述超声探测器为平面或聚焦超声探测器，所述超声波束可以为汇聚或准直或发散波束；所述超声反射组件为凹面或平面的超声反射镜。
所述光学模块还包括透镜，所述透镜与所述光纤相连接，且所述透镜是自聚焦透镜或凸透镜或凹透镜或透镜组。
所述光学模块还包括光学反射组件，且所述光学反射组件为设置在所述光纤或所述透镜末端的一斜面或为一与所述光纤或所述透镜相连接的斜面反射镜。
另外，本申请还提供一种利用上述任意一种内窥成像探头进行的内窥成像方法，包括以下步骤：
激发：所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束经过所述超声反射组件传输后以沿着与经由所述超声反射组件反射的所述超声波束同轴重叠的方向而经由所述成像窗口而照射至管腔内壁以产生携带管腔内壁组织信息的光学信号和/或光声信号；和/或，所述超声波束经由所述超声反射组件反射后经由所述成像窗口而照射至管腔内壁以产生携带管腔内壁组织信息的超声信号；
采集成像：采集所述光学信号和/或所述光声信号，并根据上述信号而重建获得所述管腔内壁的一个位置点或一维深度的光学图像和/或光声图像；和/或，采集所述超声信号，并根据所述超声信号而重建获得所述管腔内壁的一个位置点或一维深度的超声图像。
所述成像方法还包括以下步骤：控制所述成像探头进行旋转和/或回拉运动，使所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束对管腔内壁的每一个位置点逐一成像而获得二维或三维光学图像和/或光声图像；和/或，使所述超声波束对管腔内壁的每一个位置点逐一成像而获得二维或三维超声图像。
所述成像方法还包括以下步骤：控制所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束做二维扫描或者控制所述成像探头做二维摆动，使所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束在所述二维方向上的每一个位置点逐一成像而获得二维或三维光学图像和/或光声图像；和/或，使所述超声波束对管腔内壁的每一个位置点逐一成像而获得二维或三维超声图像。
采用上述内窥成像探头以及相应的成像方法，可使得成像探头的直径较小，加工容易，且能够使光束与超声波束在射出方向上以同轴重叠的方式而照射在管腔上实现整个激发范围内的光声信号能被探测到，同时也能够实现对管腔的同一位置进行光学、光声、超声的一模或多模成像。
附图说明
图1为本发明实施例1的内窥成像探头的结构示意图以及其中超声反射镜结构示意图；
图2为本发明实施例2的内窥成像探头结构示意图；
图3为本发明实施例3的内窥成像探头的信号传输示意图；
图4为本发明实施例4的内窥成像探头的结构示意图以及其中超声反射镜结构示意图；
图5为本发明实施例5的内窥成像探头的结构示意图以及其中超声反射镜两种结构示意图；
图6为本发明实施例6的内窥成像探头的结构示意图以及其中超声反射镜两种结构示意图；
图7为本发明实施例7的内窥成像探头的结构示意图以及其中超声反射镜结构示意图；
图8为本发明实施例7的光学成像用光束和/或光声激发光束在超声反射镜中的光学路径示意图；
图9为本发明实施例7的成像探头的变形例示意图；
图10为本发明实施例8的内窥成像探头的结构示意图；
图11为本发明实施例8的光学成像用光束和/或光声激发光束在超声反射镜中的光学路径示意图；
图12为本发明实施例9的内窥成像探头的结构示意图。
符号说明：101、201、301、401、501、601、701、905、111探头保护壳，102、202、302、402、502、602、702、901、112光学模块，103、203、303、403、503、603、703、903、113超声反射镜，1031、4031、5031b、6031b孔，1032、4032、5032a、、5032b、6032a、、6032b、7031超声反射表面，4033、5031a、6031a、5033、6033槽，104、204、304、404、504、604、704、904、114超声探测器，105、205、305、308、405、505、605、705、115从超声反射镜射出的光学成像用光束和/或光声激发光束或光学信号光束，106、206、306、406、506、606、706、116光声信号或超声束或和超声信号，107、207、307、407、507、607、707、117导线，108保护导管，7031第一反射面，7032第二反射面，7033光学模块出射面，902光学模块包含的光学反射面。
具体实施方式
本发明的主要技术方案为：通过在超声反射组件设置光学通道使得光学成像用光束、光声激发光束和超声波束在射出方向上以同轴重叠的方式照射至管腔内壁实现整个激发范围内的光声信号能被探测到，同时也能够实现对管腔的同一位置进行光学、光声、超声的一模或多模成像，并在保证上述多模成像的前提下，使得探头的直径较小、容易加工。
下面仅通过实施例以及相关附图对本发明的技术方案作进一步的阐述。而且，应当说明的是，在本发明的描述中，“内”、“外”等位置指示仅仅指示基于附图、方便方案描述的定义而已，不应当理解为对本发明的限制。
实施例一：
图1为本实施例的一种内窥成像探头的结构示意图。如图1所示，上述成像探头包括光学模块102、超声模块以及容纳上述光学模块102和超声模块的探头保护壳101。其中，超声模块包括超声反射组件和超声探测器104，在本实施例中，上述超声反射组件为超声反射镜。此外，正常使用时，上述成像探头还分别与光学成像模块、光声成像模块、超声成像模块以及外部控制系统相连接，其中外部控制模块具有控制光学成像用光束、光声激发光束以及超声波束的发射、采集光学、光声、超声信号、分析信号以形成图像的功能。
光学模块102用于发射光学成像用光束以及接收光学成像的光学信号和/或用于发射光声成像用光束，其中，其可发射一束或多束光学成像用光束和/或光声激发光束。在本实施例中，光学模块102由用于传输光学成像用光束和/或所述光声激发光束的光纤构成，其中，上述光学成像用光束和/或所述光声激发光束可为汇聚光束或准直光束或发散光束；优选的，本实施例中，上述光学成像用光束和所述光声激发光束为汇聚光束。另外，光纤可以为单模光纤或多模光纤或双/多包层光纤中的任意一种，可根据具体需要而选择。然而，本领域普通技术人员应理解，上述光学模块也可以由光纤和透镜构成，具体地，透镜与光纤相连接，且可为自聚焦透镜或凸透镜或凹透镜或透镜组中的任意一种，具体可根据需要而选择。
超声模块用于发射超声成像用的超声波束和接受超声成像的超声信号，其中，可发射的超声波束数量为一束或多束。而且，上述模块还可以用于接收光声成像产生的光声信号。如前所述，本实施例中，超声模块包括一超声探测器104和一超声反射组件，其中，上述超声探测器104设置在上述探头保护壳101的末端，用于发射上述超声波束和接收上述超声信号和/或上述光声信号。上述超声探测器可为平面或凹面超声探测器，且所发射的超声波束可以为汇聚或准直或发散波束，具体类型可根据具体需要而选择。本实施例中，上述超声探测器104为平面超声探测器。此外，上述超声模块还包括一根超声导线107，其用于将上述超声探测器104与外部控制系统相连。
另外，上述超声反射组件用于反射上述超声波束、上述超声信号以和/.或上述光声信号，其上，设有一超声反射面。优选的，本实施例中，上述超声反射组件为一凹面超声反射镜103；而且，如图1所述，超声探测器104与超声反射镜103相对设置。
此外，如图1所示，该成像探头的探头保护壳101上设有一与上述光学成像用光束、光声激发光束和超声波束的射出方向相对应的成像窗口，且该成像窗口设置在探头保护壳101的一侧或末端的位置处。优选的，本实施例中，上述超声反射镜103的超声反射面1032的位置设置成与上述成像窗口相对应，即上述超声反射面1032朝向上述成像窗口而放置。
并且，本实施例中，光学模块102与超声反射镜103相连接以致上述光学成像用光束和/或光声激发光束从光学模块102射出后即进入超声反射镜103，且上述光学成像用光束和/或光声激发光束穿过上述超声反射镜103并从中射出后与经由上述超声反射面1032反射的上述超声波束106在射出方向上同轴重叠。换而言之，本实施例中，超声反射镜103构成上述光学成像用光束和/或光声激发光束的光学路径的一部分，即超声反射组件位于上述光学成像用光束和/或光声激发光束的光学路径上以使光学成像用光束和/或光声激发光束穿透过超声反射组件后在与经由上述超声反射面反射的上述超声波束同轴重叠的方向上射出。
本领域普通技术人员应理解，在没有超声成像模式(即不需要发射上述超声束)的情况下，上述光声激发光束出射方向为沿所述超声探测器104发射超声波束的方向，以实现在对一个位置点成像时所述光声信号能够在整个光声激发的一维深度范围被接受到。
具体地，为了使射出后光学成像用光束和/或光声成像激活光束105能够在与经由上述超声反射面1032反射的超声波束106同轴重叠的方向上射出，优选地，上述超声反射镜1032上可设有一光学通道，且该光学通道与上述光学模块102相配合以使得光学成像用光束和/或光声成像激活光束105从光学模块102即进入超声反射镜103，并从超声反射镜103中穿过，而且，本实施例中，由于光学模块102的末端还设有一朝向上述成像窗口的光学反射面以使得上述光学成像用光束和/或光声成像激活光束105最后朝向上述成像窗口而射出以照射至管腔组织。同理，由于超声反射面1032朝向上述成像窗口而设置，故当进行超声/光声成像时，亦可保证被上述超声反射面1032反射的超声波束亦朝向成像窗口而射出，如此，即可保证上述多种光束和/或超声波束在射出方向上以同轴重叠的方式而照射至管腔内壁。
如图1所示，本实施例中，上述光学通道为沿着探头保护壳101轴向方向贯穿超声反射镜103而形成的孔1031，且孔1031的末端面设置在超声反射面1032上，，即孔1031朝向上述成像窗口而开口。其中，光学模块102与上述孔1031相配合(或称相连接)，以使得上述光学模块102可穿过上述孔1031从而使所传输的光束105被设置在上述光学模块102末端并朝向成像窗口的反射面反射并沿述成像窗口出射。优选的，本实施例中，射出的上述光学成像光束或上述光声激发光束105或被反射的上述超声波束106以与探头中心轴成30至150度夹角照射至管腔内壁。
此外，本实施例中，设置在上述光学模块102末端的反射面可为设置在上述光纤末端的一斜面。本领域普通技术人员应理解，上述反射面也可为与上述光纤末端连接的一斜面反射镜，上述光学通道也可为沿朝向与所述成像窗口对应的方向贯穿所述超声反射组件而形成的孔或槽。
进一步地，为了更好地防止上述各模块部件发生损坏，优选的，本实施例中，上述探头保护壳101还利用一保护导管108围绕在外侧以对其进行保护，该保护导管108的材质可为刚性或柔性。
如图1所示，光学模块102、超声反射镜103以及超声探测器104沿着探头保护壳101的轴向方向而依次设置，其中，光学模块102与超声反射镜103相连接，确切的说，光学模块102与上述孔1031相连接而使得光纤的斜面与上述成像窗口相对，则此时光学模块102发射的光学成像用光束和光声激活光束的信号经由上述光纤的斜面反射后即朝向上述成像窗口射出直至管腔内壁。
下面仅根据图1将本实施例中内窥成像探头的成像方式进行说明：
利用上述成像探头进行内窥成像的成像方法主要包括激活步骤以及采集成像步骤，并且，上述各模态成像对同一位置点的成像既可以同时进行，也可以按时间顺序而先后进行成像。具体的，当上述成像探头移动至管腔中某一位置时，上述两步骤的具体操作方法如下所描述：
激发(步骤)：经由光学模块102发射传输的光学成像用光束和/或光声激发光束透过上述超声波反射镜103射出后再沿与经由上述超声波反射镜103的超声波反射表面1032反射的所述超声波束106同轴重叠的的方向而经由上述成像窗口而照射至管腔内壁以产生携带管腔内壁组织信息的光学信号和/或光声信号，和/或，超声波束经由上述超声反射表面1032反射后经由成像窗口而照射至管腔内壁以产生携带管腔内壁组织信息的超声信号；
在上述“激发”步骤中，此处需要说明的是，本发明的内窥成像探头可以用于单一模态成像，例如光声成像；也可以用于双模态成像(即包含上述成像模式中的任意两种成像模式)；同时也可以实现光声、光学、超声三模态成像。具体地，在单模态成像模式中，其光学模块101或只用于发射所述光学成像用光束、或只用于发射光声成像光束，或者只有超声探测器104发射上述超声波束；在双模态成像模式中，或光学模块101只用于发射所述光学成像用光束与所述超声模块104发射的超声束构成双模态成像、或光学模块101只用于发射光声成像光束与所述超声模块104发射的超声束构成双模态成像、或同时发射光学成像和光声成像光束构成双模态成像、或者发射的光学成像光束与光声成像光束为同一束光束而构成双模态成像；在三模态成像模式中，上述光学成像用光束、光声激发光束和超声波束同时发射而实现三模态成像。本领域普通技术人员应理解，在单模态成像或双模态成像模式中，即使是没有超声成像模式的情况下，上述光学成像用光束和/或上述光声激发光束同样是沿假定上述超声成像模式工作的情况下与其发射的上述超声波束的方向相重叠的方向而射出。
采集成像(步骤)：采集上述光学信号和/或上述光声信号，并根据上述信号而重建获得上述管腔内壁的一个位置点或一维深度的光学图像和/或光声图像；和/或，采集上述超声信号，并根据上述超声信号而重建获得管腔内壁的一个位置点或一维深度的超声图像。此处应注意，采集的信号种类应当与上述激发过程中成像模式对应，即应当与上述单模、双模或多模等各个成像模式分别对应。
上述成像方法还包括以下步骤，该步骤可与上述激发步骤同时进行：控制上述成像探头进行旋转和/或回拉运动，使上述光学成像用光束和/或上述光声激发光束对管腔内壁的每一个位置点逐一成像而获得二维或三维光学图像和/或光声图像；和/或，使上述超声波束对管腔内壁的每一个位置点逐一成像而获得二维或三维超声图像。显然，在本步骤中，成像探头既可以同时做旋转和回拉运动以实现三维扫描，也可以只做旋转或者只做回拉运动以实现二维扫描。其中，光学成像例如OCT成像、光声成像以及超声成像在一个位置点获得的信号都是携带组织一维深度的信号；若光学成像，例如荧光成像，也可以是在每一个位置点获得信号为一个位置点的信号。
或者，上述成像方法还包括以下步骤，该步骤可与上述激发步骤同时进行：控制上述光学成像用光束和/或上述光声激发光束做二维扫描或者控制上述成像探头做二维摆动，使所述光学成像用光束或/和所述光声激发光束在所述二维面上的每一个位置点逐一成像而获得二维或三维光学图像和/或光声图像；和/或，使上述超声波束对管腔内壁的每一个位置点逐一成像而获得二维或三维超声图像。
实施例2：
如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，光学成像用光束和光声激活光束采用发散光束，而超声探测器204和超声反射镜203分别采用聚焦型超声探测器和平面超声反射镜。具体地，本实施例用于光声成像，且本实施例中，光声激发光束为发散照射组织而激发组织的光声信号，然后由汇聚的超声探测器204探测一维光声信号。
具体工作原理与部件或模块之间的连接关系都是与实施例1相类似，在此不作赘述。
实施例3：
如图3所示，本实施例在实施例1的基础上，对信号传输做了进一步示例。
本实施例中，光学模块302可用于传输多种光束，如光声/OCT/激光/荧光成像光束等，亦可用于采集多种光学信号，如OCT/激光/荧光信号等。另外，本实施例中，超声导线307除了可用于传输超声激励信号外，还可以用于接收超声/光声信号。所述的光学成像光束、光声激发光束可以分别为不同聚焦程度的光束，例如OCT成像中使用聚焦较好的光束以实现高分辨成像，而荧光成像或光声成像中，所使用的光学成像用光束或光声激发光束可以是弱聚焦的光束以获得更强的对应的激发信号。
其余结构及工作原理与实施例1相类似，在此不作赘述。
实施例4：
如图4所示，本实施例与实施例1之间的区别在于，光学成像用光束和光声激活光束采用准直光束，而超声探测器404和超声反射镜403分别采用聚焦型超声探测器和平面超声反射镜。而且，如图4所示，超声反射镜403上除设有孔4031之外，其侧面还形成一贯穿超声反射镜的线槽4033，该线槽4033用于放置超声导线407。在本实施例中，超声反射镜403采用了薄片反射镜，例如薄玻璃镜片，加工成本较低、同时也较易加工和安装。
其余结构及工作原理与实施例1相类似，在此不作赘述。
实施例5：
如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，超声探测器504和超声反射镜503分别采用平面型超声探测器和平面超声反射镜，且超声探测器504与超声反射镜503的位置发生调换。在本实施例中，上述超声反射镜503设置在上述探头保护壳501的末端，且以其上的超声反射面5032a/5032b朝向上述成像窗口的姿态放置，而超声探测器504则沿着探头保护壳501的轴向方向而设置在与上述超声反射镜503相对的位置上。
如图5所示，本实施例中也可如实施例1所示般，通过设置一贯穿超声反射镜503的孔而使得经过后的光学成像用光束和/或光声激活光束505即可与被反射的超声波束506同轴重叠；也可采用如图5所示的另一结构，即通过在超声反射镜503上形成一个贯穿上述反射镜503并与光学模块502相匹配的槽5031a。
另外，在本实施例中，光学成像用光束和/或光声激活光束505采用聚焦束，该聚焦光束可以是光声激发光束，以实现只在聚焦光束照射的范围内激发出光声信号，且光声信号再被超声反射镜503反射后被超声探测器504探测到；或者，该聚焦光束也可以是OCT成像光束以实现高分辨率成像，可根据具体的需要而进行选择。
其余结构及工作原理与实施例1相类似，在此不作赘述。
实施例6：
如图6所示，本实施例与实施例5相类似，只是为了降低制造成本而采用了薄片超声反射镜603，且其亦被设置在探头保护壳601的末端。与实施例5相类似，本实施例中亦提供了设置在超声反射镜603的光学通道为孔或槽的实施例，具体如图6所示，且超声反射镜中603亦设置有用于连接光学模块602的线槽6033。此时，在本实施例的成像探头中，放置光学模块602以及超声反射镜603时，应注意调整位置以使得从光学模块602中出射的光束可以入射至超声反射镜603的光学通道中，即孔6031b或槽6031a中。
其余结构及工作原理与实施例1相类似，在此不作赘述。
实施例7：
本实施例与前述数个实施例的不同之处在于，如图7和图8所示，超声探测器704与超声反射镜703沿着探头保护壳701的轴向方向而依次放置，且两者相对设置，超声反射镜703位于探头保护壳701的末端，且在探头保护壳的上下方向上光学模块702与超声探测器704并排放置后与置于探头保护壳701末端的超声反射镜703相连接，本实施例中，上述超声反射镜703除包括上述与上述成像窗口相对应的超声反射表面7031外，还包括一与上述超声反射表面7031之间形成一定夹角的光学反射面7032，且该光学反射面7032的反射方向与所述成像窗口相对应。具体地，从上述光学模块702出射的上述光学成像用光束和/或所述光声激发光束705经由上述超声反射镜703而传输至上述光学反射面7032，并被光学反射面7032反射至上述超声反射面7031，再经由上述超声反射面7031折射而射出以通过上述成像窗口到达管腔内壁。
而且，本实施例中，光学反射面7032与超声反射面7031均由光学透明玻璃制成，且光学反射面7032上形成有光学反射镀膜，故超声反射面7031可透射光学成像用光束和/或光声激发光束705以及可反射超声波束，而光学反射面7032可用于反射上述光学成像用光束和/或光声激发光束705。
如图8所示，超声反射面7031与设置在光学模块702的出射面相重叠，故上述光学成像用光束和/或光声激发光束705从上述光学模块702而直射至上述光学反射面7032，并被上述光学反射面7032反射至上述超声反射面7031以在上述超声反射面7031发生折射而射出以通过上述成像窗口到达上述管腔内壁。
图8为本实施例中光学成像用光束/光声激发光束在超声反射镜中的光线反射路径图。如图8所示，假定光学模块702的折射率为n0，超声反射镜703的折射率为n1，管腔内壁的折射率为n2，本实施例中，由于光学模块702与超声反射镜703采用的材料类似，则此时n0≈n1，则根据折射定律n0sin(w1)＝n1sin(w2)可知，当光学成像用光束和光声激发光束从上述光学模块702而直射至上述光学反射面7032时，入射角w1应等于反射角w2；而当光学成像用光束和光声激发光束经由上述光学反射面7032反射至上述超声反射面7031时发生折射而射出超声反射镜703，由于超声反射镜703朝向上述成像窗口而设置，则此时上述光束705朝向成像窗口而射出，显然，此时，入射角ψ1和折射角ψ2应当满足折射定律n1sin(ψ1)＝n2sin(ψ2)。本领域普通技术人员应当理解，上述角度w1、w2、ψ1、ψ2等具体数值与上述光学模块、超声反射镜以及管腔内壁的折射率有关，选择不同材质时应做适当调整。
另外，如图7所示，在本实施例中，上述超声反射镜703设置在上述探头保护壳701的末端，而超声探测器704则沿着探头保护壳701的轴向方向而设置在与上述超声反射镜703相对的位置上。
本实施例的其余结构及工作原理与实施例1相类似，在此不作赘述。
另外，图9为实施例7成像探头的变形例示意图。如图9所示，该变形例与实施例7的区别在于超声反射镜703上增加一透射表面7033，且该透射表面7033与光学模块702的出射端相配合，以使得上述光束能够直接透射进入上述超声反射镜703。
实施例8：
图10为本实施例的成像探头的结构示意图。如图10所示，本实施例与实施例7的区别在于，超声探测器904和超声反射镜903沿探头保护壳905轴向依次放置，其中，超声反射镜903比超声探测器904更靠近保护壳901末端，且超声探测器904后与光学模块901在探头保护壳905的上下方向(垂直于轴向方向)并排放置，且超声反射镜903还包括一个光学透射面，其与光学模块901的光学出射面相对应或重叠。具体地，从上述光学模块901出射的光学成像用光束和/或所述光声激发光束经上述光学透射面进入上述超声反射镜903后被传输至上述超声反射面，再经由上述超声反射面折射而射出以通过上述成像窗口到达管腔内壁。
图11为本实施例中光学成像用光束和/或所述光声激发光束的光路行进路径示意图，具体分析与图8相类似，只是，在本实施例中，光反射面902设置在光学模块901的末端，故光学成像用光束和/或所述光声激发光束在光学反射面902发生反射后即进入超声反射镜903中，关于超声反射镜903的折射步骤与图8的描述类似，在此不做赘述。
本实施例的其余结构及工作原理与实施例1相类似，在此不作赘述。
实施例9：
图11为本实施例内窥成像探头的结构示意图。如图11所示，本实施例为一个前视的内窥成像探头，探头保护壳111在末端开有一个成像窗口，沿探头轴向方向放置的超声反射镜113的反射面与所述成像窗口对应，同时超声探测器114的发射面也与超声反射镜113的反射面对应，光学模块112与超声反射镜113相配合而使得其可穿过述超声反射镜以使其发射的光学成像光束和/或光声激发光束穿透过超声反射镜113后即可与超声探测器114发射的超声波束同轴重叠。
在成像过程中，扫描方式为：控制所述成像探头进行旋转和/或回拉运动，使上述光学成像用光束和/或上述光声激发光束和/或上述超声波束对管腔内壁的每一个位置点逐一成像而获得二维或三维图像。上述扫描方式也可以为：控制上述光学成像用光束和/或所述光声激发光束做二维扫描或者控制所述成像探头做二维摆动，使所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束和/或所述超声波束在所述二维面上的每一个位置点逐一成像而获得二维或三维图像。
其它内容与实施例1相类似，在此不作赘述。
显然，本领域普通技术人员可知，采用上述内窥成像探头，可保证出射的光学成像光束或/和光声成像光束与超声束同轴重叠，能够实现光声成像、光学成像、超声成像对一个相同位置点进行多模态成像，提高多模态成像的准确度，还可以提高整个一维光声信号的探测效率，并尽可能地减少探头的直径、和探头加工难度。

Claims (10)

1.一种内窥成像探头，包括：
光学模块，用于发射光学成像用光束以及接收光学成像的光学信号，和/或所述光学模块还用于发射光声成像用的光声激发光束；
超声模块，用于发射超声成像用的超声波束和接收超声成像的超声信号，和/或所述超声模块还用于接收所述光声成像的光声信号，其中，所述超声模块包括一与所述光学模块相连接的超声反射组件和一用于发射所述超声波束和接受所述超声信号和/或所述光声信号的超声探测器，其中，所述超声反射组件用于反射所述超声波束、所述超声信号和/或所述光声信号；
探头保护壳，用于容纳所述光学模块和所述超声模块，其上设有一与所述超声波束、所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束的出射方向相对应的成像窗口；
其特征在于，所述超声反射组件包括与所述成像窗口的位置相对应的超声反射面，且所述超声反射组件位于所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束的光学路径上以使所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束穿透过所述超声反射组件后在与经由所述超声反射面反射的所述超声波束同轴重叠的方向上射出。
2.如权利要求1所述的内窥成像探头，其特征在于，所述的超声反射组件包括一与所述光学模块相配合的光学通道以使所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束从中穿过，所述光学通道的末端位于所述超声反射面上，且所述光学通道为沿所述探头保护壳轴向方向或为沿朝向与所述成像窗口对应的方向贯穿所述超声反射组件而形成的孔或槽。
3.如权利要求1所述的内窥成像探头，其特征在于，所述超声探测器、所述光学模块及所述超声反射组件沿着所述探头保护壳轴向而依次放置，且所述超声反射组件设置在所述探头保护壳末端，并与所述超声探测器相对设置，所述超声探测器与所述光学模块在与所述轴向相垂直的方向上并排设置，其中，所述超声反射组件还包括至少一个与所述超声反射面之间形成一定夹角的光学反射面，从所述光学模块出射的所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束经由所述超声反射组件而传输至所述光学反射面，并被所述光学反射面反射至所述超声反射面，再经由所述超声反射面折射而射出以通过所述成像窗口到达管腔内壁。
4.如权利要求1所述的内窥成像探头，其特征在于，所述超声探测器与所述超声反射组件沿着所述探头保护壳轴向而依次放置，且所述超声反射组件设置在所述探头保护壳末端，并与所述超声探测器相对设置，所述超声探测器与所述光学模块在与所述轴向相垂直的方向上并排设置，所述超声反射组件还包括至少一个与所述光学模块的光学出射面相对应或相重叠的光学透射面，从所述光学模块出射的所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束经所述光学透射面进入所述超声反射组件后被传输至所述超声反射面，再经由所述超声反射面折射而射出以通过所述成像窗口到达管腔内壁。
5.如权利要求1-4任一所述的内窥成像探头，其特征在于，所述光学模块包括用于传输所述成像光束和所述光声激发光束的光纤，其中，所述光纤是单模光纤或多模光纤，所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束为汇聚光束或准直光束或发散光束，所述超声探测器为平面或聚焦超声探测器，所述超声波束为汇聚或准直或发散波束；所述超声反射组件为凹面或平面的超声反射镜。
6.如权利要求1-4任一所述的内窥成像探头，其特征在于，所述光学模块包括用于传输所述成像光束和所述光声激发光束的光纤，其中，所述光纤是双/多包层光纤，所述光学成像用光束和/或所述光声激发光束为汇聚光束或准直光束或发散光束，所述超声探测器为平面或聚焦超声探测器，所述超声波束为汇聚或准直或发散波束；所述超声反射组件为凹面或平面的超声反射镜。
7.如权利要求5所述的内窥成像探头，其特征在于，所述光学模块还包括透镜，所述透镜与所述光纤相连接，且所述透镜是自聚焦透镜。
8.如权利要求5所述的内窥成像探头，其特征在于，所述光学模块还包括透镜，所述透镜与所述光纤相连接，且所述透镜是凸透镜或凹透镜或透镜组。
9.如权利要求5所述的内窥成像探头，其特征在于，所述光学模块还包括光学反射组件，且所述光学反射组件为设置在所述光纤末端的一斜面或为一与所述光纤相连接的斜面反射镜。
10.如权利要求7所述的内窥成像探头，其特征在于，所述光学模块还包括光学反射组件，且所述光学反射组件为设置在所述光纤末端的一斜面或为一与所述光纤相连接的斜面反射镜。
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