CN112120668A - 一种可同时实现前向和侧向360°扫描的oct光学探头及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，光纤的一端与透镜组件连接，金属导丝的一端与金属管连接，金属导丝套设于光纤的外部，透镜组件固定在金属管内，外保护管套设于金属导丝和金属管的外部，光纤的另一端、金属导丝的另一端、外保护管的一端与光纤连接部件连接，光纤连接部件与OCT主机连接，外保护管的另一端密封，反射元件位于透镜组件的外部，并固定在外保护管内。本发明还涉及上述OCT光学探头的实现方法。本发明采用透镜组件进行组装，仅增加一个反射元件即可实现侧面360°和前向扫描，适用范围广，可用于口腔、耳鼻喉等组织的扫描诊断，也可用于管腔道、腹腔镜等内窥成像检测，结构组成简单，尺寸小，成本低，易于生产加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学探头，尤其涉及一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头及其实现方法。
背景技术
光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)技术是一种具有高分辨率、非侵入性、无损伤的成像技术，自从1991年提出后得到了长足的发展，哈佛大学医学院的B.E.Bouma和G.J.Tearney等人设计了一种标准的OCT导管式内窥镜，该研究拓宽了OCT的成像范围，使之能够用于心血管，胃肠道组织，泌尿系统及呼吸道等管状生物组织的高分辨率成像。
光学成像探头是内窥成像导管的关键组成部分。目前市场上使用的导管式内窥成像探头技术主要有以下两种类型，第一种是通过主机带动探头径向转动360°，可以实现侧面360°扫描，通过控制导管前后运动实现多截面的管道式立体成像，但无法实现前向扫描；还有一种是将微机电系统技术的扫描微镜与光学相干层析成像技术相结合，利用MEMS微镜来实现不同方向的扫描，如申请号为CN201210397955.6的专利利用两个透镜组件，实现前向和侧向的同时扫描；申请号为CN201410067366.0的专利利用一个透镜组件两个MEMS微镜来实现前向和侧向的扫描。该方法具有一定的优势，但其也具有一定的局限性，使用双透镜组件和MEMS微镜，相应的增大了探头尺寸而且成本也会增加；另外，MEMS微镜仅可实现对侧面部分区域的扫描，无法实现对侧面360°整个截面的扫描。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，采用透镜组件进行组装，仅增加一个反射元件即可实现侧面和前向扫描，产品适用范围广，可用于口腔、耳鼻喉等组织的扫描诊断，也可用于管腔道、腹腔镜等内窥成像检测，结构组成简单，尺寸小，成本低，易于生产加工。
为实现上述目的之一，本发明采用如下技术方案：
一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，包括光纤连接部件、光纤、透镜组件、金属管、金属导丝、外保护管、反射元件，所述光纤的一端与所述透镜组件连接，所述金属导丝的一端与所述金属管连接，所述金属导丝套设于所述光纤的外部，所述透镜组件固定在所述金属管内，所述外保护管套设于所述金属导丝和所述金属管的外部，所述光纤的另一端、所述金属导丝的另一端、所述外保护管的一端与所述光纤连接部件连接，所述光纤连接部件与OCT主机连接，所述外保护管的另一端密封，所述反射元件位于所述透镜组件的外部，并固定在所述外保护管内。
进一步地，所述透镜组件出光方向为侧面径向出光。
进一步地，所述反射元件为锥形反射镜。
进一步地，所述锥形反射镜径向方向为平面或曲面。
进一步地，所述锥形反射镜与所述光学探头轴向之间的夹角为0°～90°。
进一步地，所述外保护管为由透明材料制成的保护管。
进一步地，所述外保护管的另一端为平面或曲面。
本发明的目的之二在于提供一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头实现方法，能够实现侧面360°和前向扫描，适用范围广，可用于口腔、耳鼻喉等组织的扫描诊断，也可用于管腔道、腹腔镜等内窥成像检测。
为实现上述目的之二，本发明采用如下技术方案：
一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头实现方法，包括以下步骤：
步骤1：透镜组件出光点初始位置为O点，所述透镜组件在0点输出光，金属导丝带动所述透镜组件径向360°转动，并沿轴向向前移动，光经过锥形反射镜反射后，入射到光学探头前端，随着所述透镜组件向下运动，入射到光学探头前端的光呈螺旋状向外扫描；
步骤2：所述透镜组件到达预设位置A点后，光通过所述透镜组件，穿过外保护管，对侧面多截面进行成像，通过三维重组，实现管道式立体成像；
步骤3：所述透镜组件回到O点，等待下一次测试。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，包括光纤连接部件、光纤、透镜组件、金属管、金属导丝、外保护管、反射元件，光纤的一端与透镜组件连接，金属导丝的一端与金属管连接，金属导丝套设于光纤的外部，透镜组件固定在金属管内，外保护管套设于金属导丝和金属管的外部，光纤的另一端、金属导丝的另一端、外保护管的一端与光纤连接部件连接，光纤连接部件与OCT主机连接，外保护管的另一端密封，反射元件位于透镜组件的外部，并固定在外保护管内。本发明还涉及一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头实现方法。本发明采用透镜组件进行组装，仅增加一个反射元件即可实现侧面360°和前向扫描，产品适用范围广，可用于口腔、耳鼻喉等组织的扫描诊断，也可用于管腔道、腹腔镜等内窥成像检测，结构组成简单，尺寸小，成本低，易于生产加工。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头示意图；
图2为本发明的一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头出光端示意图一；
图3为本发明的一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头出光端示意图二；
图4为本发明的一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头出光端示意图三；
图5为本发明的一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头实现方法流程图。
图中：1、光纤连接部件；2、光纤；3、金属导丝；4、外保护管；5、反射元件；6、金属管。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，如图1所示，包括光纤连接部件1、光纤2、透镜组件、金属管6、金属导丝3、外保护管4、反射元件5，光纤2的一端与透镜组件连接，金属导丝3的一端与金属管6连接，金属导丝3套设于光纤2的外部，透镜组件固定在金属管6内，外保护管4套设于金属导丝3和金属管6的外部，光纤2的另一端、金属导丝3的另一端、外保护管4的一端与光纤连接部件1连接，光纤连接部件1与OCT主机连接，外保护管4的另一端密封，反射元件5位于透镜组件的外部，并固定在外保护管4内。优选的，反射元件5为锥形反射镜，优选的，锥形反射镜径向方向为平面或曲面。优选的，透镜组件出光方向为侧面径向出光。优选的，外保护管4为由透明材料制成的保护管，激光可高效率透射，在测试过程中和锥形反射镜一起保持不动，外保护管4的另一端为平面或曲面。
OCT主机带动光纤扫描探头内部金属导丝3转动，并同时进行伸长及回抽运动。光通过透镜组件在光纤扫描探头尾端输出，并通过锥形反射镜反射到前端，透镜组件向前运行过程中光打到锥形反射镜不同位置，并被反射到前端不同位置，实现对前端的扫描。前端的扫描范围可通过对锥形反射镜的设计实现。前端扫描完成后，光通过透镜组件穿过外保护管4，对侧面进行扫描，然后再回到初始位置等待第二次扫描。
如图3所示，透镜组件输出光为水平方向，锥形反射镜与光学探头轴向之间的夹角为0°～90°。本实施例中，为避免透镜组件顶端遮挡经锥形反射镜反射的光线，根据出光位置距离透镜组件顶端的距离和出光点到外保护管4顶端的距离，将锥形反射镜与光学探头轴向的夹角设计为43.17°。扫描开始时，透镜组件输出的光，经过锥形反射镜的反射后，入射到光纤扫描探头前端，随着透镜组件的向下运动，入射到光纤扫描探头前端的光呈螺旋状向外扫描，从而实现对前端的扫描。前端扫描完成后，光通过透镜组件穿过外保护管4，对侧面进行扫描，然后再回到初始位置等待第二次扫描。
如图4所示，透镜组件输出光为水平方向，为扩大对光纤扫描探头前端的扫描面积，将锥形反射镜的侧面设计为凸面，使前端扫描面积大于光纤扫描探头的横截面。
应当理解的是，除上述实施例外，可将锥形反射镜进行其他设计，也可以通过改变透镜组件的出光方向等来实现对前端的扫描，均在本发明的保护范围内。
在普通侧向扫描光纤扫描探头的基础上，通过增加锥形反射镜，对输出的光进行一次反射，将扫描范围扩大至探头前端，实现一根探头同时实现侧向和前向扫描，通过对锥形镜的合理设计，可实现对前向不同面积的扫描。
一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头实现方法，如图2、图5所示，包括以下步骤：
步骤1：透镜组件出光点初始位置为O点，透镜组件在0点输出光，金属导丝3带动透镜组件径向360°转动，并沿轴向向前移动，光经过锥形反射镜5反射后，入射到光学探头前端，随着透镜组件向下运动，入射到光学探头前端的光呈螺旋状向外扫描；
步骤2：透镜组件到达预设位置A点后，光通过透镜组件，穿过外保护管，4对侧面多截面进行成像，通过三维重组，实现管道式立体成像；
步骤3：透镜组件回到O点，等待下一次测试。
本发明提供一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，包括光纤连接部件、光纤、透镜组件、金属管、金属导丝、外保护管、反射元件，光纤的一端与透镜组件连接，金属导丝的一端与金属管连接，金属导丝套设于光纤的外部，透镜组件固定在金属管内，外保护管套设于金属导丝和金属管的外部，光纤的另一端、金属导丝的另一端、外保护管的一端与光纤连接部件连接，光纤连接部件与OCT主机连接，外保护管的另一端密封，反射元件位于透镜组件的外部，并固定在外保护管内。本发明还涉及一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头实现方法。本发明采用透镜组件进行组装，仅增加一个反射元件即可实现侧面360°和前向扫描，产品适用范围广，可用于口腔、耳鼻喉等组织的扫描诊断，也可用于管腔道、腹腔镜等内窥成像检测，结构组成简单，尺寸小，成本低，易于生产加工。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，其特征在于：包括光纤连接部件、光纤、透镜组件、金属管、金属导丝、外保护管、反射元件，所述光纤的一端与所述透镜组件连接，所述金属导丝的一端与所述金属管连接，所述金属导丝套设于所述光纤的外部，所述透镜组件固定在所述金属管内，所述外保护管套设于所述金属导丝和所述金属管的外部，所述光纤的另一端、所述金属导丝的另一端、所述外保护管的一端与所述光纤连接部件连接，所述光纤连接部件与OCT主机连接，所述外保护管的另一端密封，所述反射元件位于所述透镜组件的外部，并固定在所述外保护管内。
2.如权利要求1所述的一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，其特征在于：所述透镜组件出光方向为侧面径向出光。
3.如权利要求1所述的一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，其特征在于：所述反射元件为锥形反射镜。
4.如权利要求3所述的一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，其特征在于：所述锥形反射镜径向方向为平面或曲面。
5.如权利要求3所述的一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，其特征在于：所述锥形反射镜与所述光学探头轴向之间的夹角为0°～90°。
6.如权利要求1所述的一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，其特征在于：所述外保护管为由透明材料制成的保护管。
7.如权利要求1所述的一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头，其特征在于：所述外保护管的另一端为平面或曲面。
8.一种可同时实现前向和侧向360°扫描的OCT光学探头实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：透镜组件出光点初始位置为O点，所述透镜组件在0点输出光，金属导丝带动所述透镜组件径向360°转动，并沿轴向向前移动，光经过锥形反射镜反射后，入射到光学探头前端，随着所述透镜组件向下运动，入射到光学探头前端的光呈螺旋状向外扫描；
步骤2：所述透镜组件到达预设位置A点后，光通过所述透镜组件，穿过外保护管，对侧面多截面进行成像，通过三维重组，实现管道式立体成像；
步骤3：所述透镜组件回到O点，等待下一次测试。
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