CN110123269A - 塑料光纤作为内窥oct成像探头的用途及内窥oct成像探头 - Google Patents

塑料光纤作为内窥oct成像探头的用途及内窥oct成像探头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种内窥OCT成像探头，设置有探头本体以及与探头本体连接的塑料光纤，塑料光纤用于探头本体中的光传输，塑料光纤的直径小于1mm，塑料光纤由纤芯、包层以及涂覆层组成，塑料光纤的纤芯采用PMMA材料制成，包层采用氟树脂制成，所述涂覆层采用聚乙烯制成，塑料光纤传输可见光或近红外光中至少一种；使用塑料光纤来替代石英光纤来制作内窥OCT成像探头，与石英光纤相比，塑料光纤质轻、柔软，更耐破坏、振动和弯曲，有着优异的拉伸强度、耐用性的特点；使用塑料光纤作为内窥OCT成像探头的光传输部件，可以避免现有内窥OCT成像探头在通过弯曲通道时易发生断裂，以及石英光纤在弯度到达一定阈值后，光强会大量衰减等问题。

Description

塑料光纤作为内窥OCT成像探头的用途及内窥OCT成像探头
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，特别涉及一种内窥OCT成像探头。
背景技术
内窥光学相干断层成像技术(optical coherence tomography，OCT)是新一代的内窥影像学技术。它是基于生物医学光子学和光纤技术设计而成的。它利用近红外光来探查管腔内微米级结构，有极高的分辨率(10μm)，远高于任何现有的成像技术，能够充分满足临床需求。内窥OCT利用光学相干成像,可以检测存在于生物组织表面以下的病变、确定病灶大小,为诊断和治疗提供具有高分辨率的图像依据。在医学领域，内窥OCT已广泛用于冠心病的诊断与治疗。基于光纤器件的内窥OCT成像探头可直接介入冠状动脉，并在血管内进行360度周向扫描，从而获得血管断层图像。高空间分辨率使内窥OCT成像能更好地分清脂质核心和内膜面，从而能测量纤维帽的厚度，观察脂质核心的大小，斑块表层的糜烂和血小板、巨噬细胞聚集或纤维蛋白沉积，斑块帽裂隙等。目前已有的内窥OCT成像探头大多采用基于石英材料的复合光纤，其纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，并且当其被大幅度弯曲时传输光信号会被大幅衰减。而在医学应用当中，由于人体内存在许多结构复杂、弯曲的肠道、血管、呼吸道等，石英光纤的硬度较大，通过弯曲迂回的通道时易发生断裂，同时，石英光纤在弯度到达一定阈值后，光强会大量衰减，影响成像。
为了解决上述问题，本发明提出一种使用塑料光纤来替代石英光纤来制作内窥OCT成像探头的方案，与石英光纤相比，塑料光纤质轻、柔软，更耐破坏、振动和弯曲，有着优异的拉伸强度、耐用性的特点。使用塑料光纤作为内窥OCT成像探头的光传输部件，可以避免现有内窥OCT成像探头在通过弯曲通道时易发生断裂，以及石英光纤在弯度到达一定阈值后，光强会大量衰减等问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种内窥OCT成像探头，使用塑料光纤作为内窥OCT成像探头的光传输部件，可以避免现有内窥OCT成像探头在通过弯曲通道时易发生断裂，以及石英光纤在弯度到达一定阈值后，光强会大量衰减等问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种内窥OCT成像探头，设置有探头本体以及与探头本体连接的塑料光纤，塑料光纤作为内窥OCT成像探头的光传输部件，所述塑料光纤用于探头本体中的光传输。
为了进一步实现本发明，所述塑料光纤的直径小于1mm。
为了进一步实现本发明，所述塑料光纤由纤芯、包层以及涂覆层组成，所述包层包覆着纤芯，所述涂覆层包覆着包层。
为了进一步实现本发明，所述塑料光纤的纤芯采用PMMA材料制成，所述纤芯直径小于200um。
为了进一步实现本发明，所述包层为氟树脂包层，所述涂覆层为聚乙烯涂覆层。
为了进一步实现本发明，所述塑料光纤传输可见光或近红外光中至少一种。
为了进一步实现本发明，所述内窥OCT成像探头为心血管内窥OCT、呼吸道内窥OCT、食道内窥OCT或者肠道内窥OCT的成像探头。
为了进一步实现本发明，所述探头本体设置有壳体和设置于壳体内的扭矩线圈、玻璃垫片、自聚焦透镜和镀膜反射镜，所述扭矩线圈、玻璃垫片、自聚焦透镜沿壳体口部向内依次设置于壳体的内壁，所述塑料光纤的末端与玻璃垫片连接，所述镀膜反射镜倾斜设置于壳体内端面，所述壳体位于镀膜反射镜反射方向的位置设置有光学窗口。
为了进一步实现本发明，所述探头主体设置玻璃套管和设置于玻璃套管内的自聚焦透镜、直角棱镜和微型直流电机，所述自聚焦透镜、直角棱镜和微型直流电机沿玻璃套管口部向内依次设置于玻璃套管内壁，所述塑料光纤的末端与自聚焦透镜连接，所述自聚焦透镜的末端与直角棱镜连接，所述微型直流电机转动轴与直角棱镜连接以带动直角棱镜高速旋转；
所述玻璃套管为透明玻璃套管，所述直角棱镜镀有反射膜。
一种塑料光纤作为内窥OCT成像探头的光传输部件的用途，塑料光纤为上述任意一项中的塑料光纤，内窥OCT成像探头为上述任意一项中的成像探头。
有益效果
本发明使用塑料光纤来替代石英光纤来制作内窥OCT成像探头，与石英光纤相比，塑料光纤质轻、柔软，更耐破坏、振动和弯曲，有着优异的拉伸强度、耐用性的特点；使用塑料光纤作为内窥OCT成像探头的光传输部件，可以避免现有内窥OCT成像探头在通过弯曲通道时易发生断裂，以及石英光纤在弯度到达一定阈值后，光强会大量衰减等问题。
附图说明
图1为使用塑料光纤作为成像探头的内窥OCT系统图；
图2为塑料光纤的结构示意图。
图3为本发明内窥OCT成像探头实施例1的结构示意图；
图4为本发明内窥OCT成像探头实施例2的结构示意图。
图1-图4中包括：
塑料光纤1；
纤芯11；
包层12；
涂覆层13；
扭矩线圈2；
玻璃垫片3；
自聚焦透镜4；
镀膜反射镜5；
光学窗口6；；
玻璃套管7；
直角棱镜8；
微型直流电机9。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构。
使用塑料光纤作为光传输部件的OCT系统，如图1所示，其主要部件包括内窥OCT成像探头、OCT干涉仪、采集模块、数据处理模块。OCT干涉仪的样品臂连接到内窥OCT成像探头上，并将探测光照射到生物组织上，其后向散射光经内窥OCT成像探头和样品臂返回到OCT干涉仪上并与参考光进行干涉，OCT干涉仪产生的干涉信号被采集模块接收采集，后输送到数据处理模块进行信号解调与数据处理，生成OCT图像。
结合以下具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本发明提供一种内窥OCT成像探头，设置有探头本体以及与探头本体连接的塑料光纤1，塑料光纤1作为内窥OCT成像探头的光传输部件，塑料光纤1用于探头本体中的光传输。
如图2所示，塑料光纤1的整体直径小于1mm，塑料光纤1由纤芯11、包层12以及涂覆层13组成。
包层包覆着纤芯，涂覆层包覆着包层。
塑料光纤1的纤芯11采用PMMA等塑料材料制成，且纤芯11直径小于200um，需要说明的是，塑料光纤1的直径和纤芯11的直径可以根据需要进行设置；塑料光纤1传输可见光或近红外光中至少一种，即塑料光纤1既可以单独传输可见光或近红外光，也可以同时传输可见光和近红外光两种。
包层12采用氟树脂制成，涂覆层13采用聚乙烯制成。
本发明内窥OCT成像探头内窥OCT成像探头为心血管内窥OCT、呼吸道内窥OCT、食道内窥OCT或者肠道内窥OCT的成像探头。
一种塑料光纤作为内窥OCT成像探头的光传输部件的用途，塑料光纤上述任意一项中的塑料光纤，内窥OCT成像探头为上述任意一项中的成像探头。
使用塑料光纤来替代石英光纤来制作内窥OCT成像探头，与石英光纤相比，塑料光纤质轻、柔软，更耐破坏、振动和弯曲，有着优异的拉伸强度、耐用性的特点；使用塑料光纤作为内窥OCT成像探头的光传输部件，可以避免现有内窥OCT成像探头在通过弯曲通道时易发生断裂，以及石英光纤在弯度到达一定阈值后，光强会大量衰减等问题。
如图3所示，探头本体设置有壳体和设置于壳体内的扭矩线圈2、玻璃垫片3、自聚焦透镜4和镀膜反射镜5，扭矩线圈2、玻璃垫片3、自聚焦透镜4沿壳体口部向内依次设置于壳体的内壁，塑料光纤1的末端与玻璃垫片2连接，镀膜反射镜5倾斜设置于壳体内端面，壳体位于镀膜反射5镜反射方向的位置设置有光学窗口6。
壳体为玻璃套管或不锈钢套管。
使用时，内窥OCT系统样品臂的探测光通过塑料光纤传输到成像探头上，出射光首先经过玻璃垫片，然后通过自聚焦透镜进行聚焦，并经镀膜反射镜将自聚焦透镜的出射光转折90°后从光学窗口出射，垂直入射到人体内腔。其中，塑料光纤和自聚焦透镜之间的玻璃垫片使得自聚焦透镜的数值孔径得到充分利用；整个光路结构全部封装在玻璃或不锈钢套管中；为了消除柱状玻璃套管所引起的光线散射，在套管内填充与玻璃折射率相同液体。在成像过程中，整个成像探头通过连接到成像探头尾部的扭矩线圈带动下高速旋转，从而实现断层成像。
本发明使用塑料光纤来替代石英光纤来制作内窥OCT成像探头，与石英光纤相比，塑料光纤质轻、柔软，更耐破坏、振动和弯曲，有着优异的拉伸强度、耐用性的特点；使用塑料光纤作为内窥OCT成像探头的光传输部件，可以避免现有内窥OCT成像探头在通过弯曲通道时易发生断裂，以及石英光纤在弯度到达一定阈值后，光强会大量衰减等问题。
实施例2
本发明提供一种内窥OCT成像探头，其他特征与实施例1相同，不同的是，本实施例是基于微型直流电机的内窥OCT成像探头，如图4所示，探头本体设置有玻璃套管7和设置于玻璃套管7内的自聚焦透镜4、直角棱镜8和微型直流电机9，自聚焦透镜4、直角棱镜8和微型直流电机9沿玻璃套管7口部向内依次设置于玻璃套管7内壁，塑料光纤1的末端与自聚焦透镜4连接，自聚焦透镜4的末端与直角棱镜8连接，微型直流电机9转动轴与直角棱镜8连接以带动直角棱镜高速旋转。
玻璃套管7为透明玻璃套管，直角棱镜8镀有反射膜。
微型直流电机及其他光学元件封装在透明玻璃管中，样品光从塑料光纤经过自聚焦透镜射出，被镀有反射膜的直角棱镜反射，垂直入射到人体内腔，成像探头前端的微型直流电机带动直角棱镜高速旋转，使入射光实现对人体内腔的旋转扫描，实现断层成像。
使用塑料光纤来替代石英光纤来制作内窥OCT成像探头，与石英光纤相比，塑料光纤质轻、柔软，更耐破坏、振动和弯曲，有着优异的拉伸强度、耐用性的特点；使用塑料光纤作为内窥OCT成像探头的光传输部件，可以避免现有内窥OCT成像探头在通过弯曲通道时易发生断裂，以及石英光纤在弯度到达一定阈值后，光强会大量衰减等问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.一种内窥OCT成像探头，其特征在于，设置有探头本体以及与探头本体连接的塑料光纤，塑料光纤作为内窥OCT成像探头的光传输部件，所述塑料光纤用于探头本体中的光传输。
2.根据权利要求1所述的内窥OCT成像探头，其特征在于，所述塑料光纤的直径小于1mm。
3.根据权利要求2所述的内窥OCT成像探头，其特征在于，所述塑料光纤由纤芯、包层以及涂覆层组成，所述包层包覆着纤芯，所述涂覆层包覆着包层。
4.根据权利要求3所述的内窥OCT成像探头，其特征在于，所述塑料光纤的纤芯采用PMMA材料制成，所述纤芯直径小于200um。
5.根据权利要求4所述的内窥OCT成像探头，其特征在于，所述包层为氟树脂包层，所述涂覆层为聚乙烯涂覆层。
6.根据权利要求1所述的内窥OCT成像探头，其特征在于，所述塑料光纤传输可见光或近红外光中至少一种。
7.根据权利要求1所述的内窥OCT成像探头，其特征在于，所述内窥OCT成像探头为心血管内窥OCT、呼吸道内窥OCT、食道内窥OCT或者肠道内窥OCT的成像探头。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的内窥OCT成像探头，其特征在于，所述探头本体设置有壳体和设置于壳体内的扭矩线圈、玻璃垫片、自聚焦透镜和镀膜反射镜，所述扭矩线圈、玻璃垫片、自聚焦透镜沿壳体口部向内依次设置于壳体的内壁，所述塑料光纤的末端与玻璃垫片连接，所述镀膜反射镜倾斜设置于壳体内端面，所述壳体位于镀膜反射镜反射方向的位置设置有光学窗口。
9.根据权利要求1-7任意一项所述的内窥OCT成像探头，其特征在于，所述探头主体设置有玻璃套管和设置于玻璃套管内的自聚焦透镜、直角棱镜和微型直流电机，所述自聚焦透镜、直角棱镜和微型直流电机沿玻璃套管口部向内依次设置于玻璃套管内壁，所述塑料光纤的末端与自聚焦透镜连接，所述自聚焦透镜的末端与直角棱镜连接，所述微型直流电机转动轴与直角棱镜连接以带动直角棱镜高速旋转；
所述玻璃套管为透明玻璃套管，所述直角棱镜镀有反射膜。
10.一种塑料光纤作为内窥OCT成像探头的光传输部件的用途，其特征在于，塑料光纤为权利要求1至9任意一项中的塑料光纤，内窥OCT成像探头为权利要求1至9任意一项中的成像探头。
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