CN115137398A - 一种应用于oct-ivus成像系统的双模滑环及其成像系统 - Google Patents

一种应用于oct-ivus成像系统的双模滑环及其成像系统 Download PDF

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CN115137398A CN202210921546.5A CN202210921546A CN115137398A CN 115137398 A CN115137398 A CN 115137398A CN 202210921546 A CN202210921546 A CN 202210921546A CN 115137398 A CN115137398 A CN 115137398A
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Abstract

本申请提供了一种应用于OCT‑IVUS成像系统的双模滑环及其成像系统，其中，该双模滑环包括：光纤滑环组件；电滑环组件，包括电滑环定子、电滑环转子；其中，所述电滑环转子套设且固接在所述光纤滑环组件的外侧，所述电滑环定子套设在所述电滑环转子的外侧；所述光纤滑环组件和所述电滑环组件同轴设置。通过本申请提供的双模滑环，能够以较小的体积、简单的结构来整合OCT和IVUS两种信号的3D扫描方式，实现同步运转，而其成像系统，可以同步实现IVUS成像和OCT成像，从而有助于实现IVUS与OCT优势互补，只需要一次介入手术能够同时得到具有深度穿透能力和高分辨率的图像，从而大大降低了手术的危险性并提高了分析的准确性。

Description

一种应用于OCT-IVUS成像系统的双模滑环及其成像系统
技术领域
本申请涉及医疗内窥检测技术领域，尤其涉及一种应用于OCT-IVUS成像系统的双模滑环及其成像系统。
背景技术
血管内光声内窥成像(Intravascular Photoacoustic Endoscope，IPE)是一种微创血管内医学影像技术。激光经由光纤导入血管内部照射其内表面，病变组织对激光的特异性吸收并产生光声信号，后经内窥光声探测器接收。控制激光束在血管腔内360度扫描及轴向扫描，可获得血管内光声内窥成像。常见的血管内成像技术包括血管内超声(intravenous ultrasound,IVUS)以及光学相干断层成像(Optical coherencetomography OCT)。OCT成像分辨率高，可以对血管表层及以下结构成像，呈现血管壁显微结构，但其应用是容易受到血流的干扰，需要造影剂冲洗；IVUS成像能够显示深部结构，不受血流影响，但对细微结构图像分辨率却受限。可见血管内光声内窥成像使OCT和IVUS达到了优势互补,发展超声和光学结合成像技术成为一种新的发展方向。
专利CN213155792U提出了IVUS成像和OCT成像技术融合为基础光学超声双导管结构内窥成像系统，其中超声模块和光学扫描模块各自独立，不能实现同步成像控制且存在结构复杂体积大问题。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本申请提供了一种应用于OCT-IVUS成像系统的双模滑环，以及应用该双模滑环的一种OCT-IVUS成像系统，本申请的技术方案采用一个机构就整合OCT和IVUS两种信号的3D扫描方式，实现同步控制。本申请技术方案如下：
1、一种应用于OCT-IVUS成像系统的双模滑环，包括：
光纤滑环组件；
电滑环组件，包括电滑环定子、电滑环转子；
其中，所述电滑环转子套设且固接在所述光纤滑环组件的外侧，所述电滑环定子套设在所述电滑环转子的外侧；
所述光纤滑环组件和所述电滑环组件同轴设置。
2、如项1所述的双模滑环，所述光纤滑环组件包括光纤滑环定子、套设在所述光纤滑环定子外侧的光纤滑环转子、设置在所述光纤滑环定子上的定子准直器、设置在所述光纤滑环转子上的转子准直器。
3、如项2所述的双模滑环，所述光纤滑环组件还包括两个以上的第一轴承，所述第一轴承套设在所述光纤滑环定子外侧，以在所述光纤滑环定子与所述光纤滑环转子之间形成滚动连接。
4、如项2所述的双模滑环，
所述光纤滑环转子包括套设在所述光纤滑环定子外侧的转子端盖、套设在所述转子端盖外侧的内衬套、套设在所述内衬套外侧的转子外壳；
优选地，所述转子准直器设置在所述内衬套的轴心上；
进一步优选地，所述光纤滑环转子还包括套设且固定在所述转子外壳上的同步齿轮。
5、如项2所述的双模滑环，所述光纤滑环定子包括定子主轴、设置在所述定子主轴近端一侧的光纤固定柱；所述定子准直器设置在所述定子主轴的轴心。
6、如项1所述的双模滑环，
所述电滑环转子包括转子主体、设置在所述转子主体外侧的转子线圈；
所述电滑环定子包括定子主体、设置在所述定子主体内侧的定子线圈。
7、如项1所述的双模滑环，所述电滑环组件还包括两个以上的第二轴承；所述第二轴承套设在所述光纤滑环组件外侧，以在所述光纤滑环组件与所述电滑环定子之间形成滚动连接。
8、如项6所述的双模滑环，
所述电滑环转子还包括第一转子固定件，所述第一转子固定件防止所述转子主体相对于所述光纤滑环组件转动。
9、如项8所述的双模滑环，
所述第一转子固定件呈环状以套设在所述光纤滑环组件外侧；
所述第一转子固定件至少设置在所述转子主体的一侧；
所述第一转子固定件与所述转子主体之间、所述第一转子固定件与所述转子光纤滑环组件之间分别设置有相互配合的凸起与凹槽。
10、如项1所述的双模滑环，所述双模滑环还包括第二转子固定件，所述第二转子固定件防止所述电滑环转子沿所述光纤滑环组件轴向运动。
11、如项10所述的双模滑环，所述第二转子固定件为分别设置在所述电滑环转子两侧的限位套筒、轴端挡圈。
12、如项1所述的双模滑环，所述双模滑环还包括接口组件，所述接口组件用于连接成像探头。
13、一种OCT-IVUS成像系统，包括项1～12中任一项所述的双模滑环。
通过本申请提供的双模滑环，能够以较小的体积、简单的结构来整合OCT和IVUS两种信号的3D扫描方式，实现同步运转。另外，通过本申请提供的含有上述双模滑环的OCT-IVUS成像系统，可以同步实现IVUS成像和OCT成像，从而有助于实现IVUS与OCT优势互补，只需要一次介入手术能够同时得到具有深度穿透能力和高分辨率的图像，从而大大降低了手术的危险性并提高了分析的准确性。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够使得本申请的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本申请的具体实施方式进行举例说明。
附图说明
图1：双模滑环侧视示意图；
图2：双模滑环爆炸图；
图3：光纤滑环组件结构示意图；
图4：电滑环组件与光纤滑环组件组合的示意图；
图5：第一转子固定件结构示意图，其中图5(a)为第一转子固定件的侧视图，图5(b)为第一转子固定件的俯视图；
图6：OCT-IVUS成像系统结构示意图。
附图标记：
1、光纤滑环组件；1-1、同步齿轮；1-2、接口组件；1-3、转子外壳；1-4、内衬套；1-5、轴承压环；1-6、第一轴承；1-7、定子主轴；1-8、光纤固定柱；1-9、转子端盖；1-10、转子准直器；1-11、定子准直器；1-12光纤；
2、电滑环组件；2-1、定子主体；2-2、转子主体；2-3、第二轴承；2-4、第一转子固定件；2-5、定子线圈；2-6、转子线圈；
3、限位套筒；
4、轴端挡圈。
具体实施方式
本申请的以下实施方式仅用来说明实现本申请的具体实施方式，这些实施方式不能理解为是对本申请的限制。其他的任何在未背离本申请的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均视为等效的置换方式，落在本申请的保护范围之内。
需要说明的是，本申请中，“近端”是指靠近施用者或操作者的一端，“远端”是指靠近受用者或患者的一端。
本实施例提供了一种应用于OCT-IVUS成像系统的双模滑环，如图1～图4所示，包括：
光纤滑环组件1；
电滑环组件2，包括电滑环定子、电滑环转子；
其中，所述电滑环转子套设且固接(如轴配合)在所述光纤滑环组件1的外侧，所述电滑环定子套设在所述电滑环转子的外侧；
所述光纤滑环组件1和所述电滑环组件2同轴设置。
现有技术中，环扫超声系统成像(一种IVUS)的原理为通过驱动机构来驱动单阵元超声换能器旋转扫描，超声换能器在高压脉冲的激励下发射超声波，超声波传感器(如换能器)接收不同深度组织反射的回波信号并转换为电信号后经导线回传，最终合成超声图像。SS-OCT(Swept source optical coherence tomography，扫频光学相干层析成像技术)的成像原理是由光源发出相干宽扫频脉冲光，经分束，一束经由反射镜传至光相干处经光耦合器分光进入光探测器，另一束经由样品臂进入待测组织，将不同深度的组织中反射的光由光纤探头接收后经光纤进行回传经光耦合器进入光探测器，再经FFT频域转换后最终合成OCT图像。
因此，可以知道，OCT-IVUS联合成像探头(如成像探头内设置有用于OCT成像的光纤探头和用于IVUS成像的换能器)进行旋转扫描时，能够同时进行OCT、IVUS。
本实施例主要涉及一种双模滑环，能够与上述OCT-IVUS联合成像探头连接，以同时传输来自成像探头中超声波传感器回传的光信号、光学接收器经光纤回传的电信号，来方便实现OCT、IVUS的同步成像控制。
具体地，首先，如图1～图4所示，在双模滑环的中部设置有光纤滑环组件1，则通过外部驱动机构能够带动光纤滑环组件1的转子随着连接成像探头的线路一同转动，从而进行光信号的传输，以实现OCT成像。另外，在光纤滑环组件1的外部套设有电滑环组件2，其中，电滑环转子与光纤滑环组件1的外部(转子)相固定，从而在外部驱动机构带动光纤滑环组件进行转动时，电滑环转子也随之转动，经外部固定使电滑环定子保持固定不动，从而经过该电滑环组件2实现光信号的传输，以实现IVUS成像。
具体地，电滑环组件2可以为接触式或非接触式。
则，通过上述双模滑环，能够以较小的体积、简单的结构来整合OCT和IVUS两种信号的3D扫描方式，实现同步运转，以方便同步实现IVUS成像和OCT成像，从而有助于实现IVUS与OCT优势互补，同时得到具有深度穿透能力和高分辨率的图像，大大降低了手术的危险性并提高了分析的准确性。
在一个实施方式中，如图2、图3所示，所述光纤滑环组件1包括光纤滑环定子、套设在所述光纤滑环定子外侧的光纤滑环转子、设置在所述光纤滑环定子上的定子准直器1-11、设置在所述光纤滑环转子上的转子准直器1-10。
本实施例给出了一种光纤滑环组件1的结构，通过外部驱动机构带动光纤滑环转子随成像探头转动，定子准直器1-11与转子准直器1-10实现光纤滑环转子与光纤滑环定子之间光信号传输。
在一个实施方式中，如图2、图3所示，所述光纤滑环组件1还包括两个以上的第一轴承1-6，所述第一轴承1-6套设在所述光纤滑环定子外侧，以在所述光纤滑环定子与所述光纤滑环转子之间形成滚动连接。
通过第一轴承1-6实现滚动连接，可以减少光纤滑环定子与光纤滑环转子之间的摩擦、阻力，从而可以保证双模滑环稳定运行，持久耐用。
在一个实施方式中，如图2、图3所示，所述光纤滑环转子包括套设在所述光纤滑环定子外侧的转子端盖1-9、套设在所述转子端盖1-9外侧的内衬套1-4、套设在所述内衬套1-4外侧的转子外壳1-3；
优选地，所述转子准直器1-11设置在所述内衬套1-4的轴心上；
进一步优选地，所述光纤滑环转子还包括套设且固定在所述转子外壳1-4上的同步齿轮1-1。
本实施例给出了一种光纤滑环转子的结构。
具体地，如图3所示，转子端盖1-9内侧两端设置有台阶孔，以容纳套设在所述光纤滑环定子外侧的两个第一轴承1-6，并且在远端的第一轴承1-6的远端设置有轴承压环1-5，从而通过台阶孔、轴承压环1-5实现对远端第一轴承1-6的固定。
另外，单独设置与光纤滑环定子相对转动的转子端盖1-9，则使相对运动且易磨损的部件(转子端盖1-9)发生磨损而影响使用时，可以仅替换磨损件(转子端盖1-9)，从而降低双模滑环的使用成本，同时，也方便了光纤滑环组件的组装。
而同步齿轮1-1套设且固定在所述转子外壳1-4上，从而外部驱动机构可以通过带动所述同步齿轮1-1转动，从而实现带动光纤滑环转子、电滑环转子随成像探头转动，以利于实现稳定的OCT-IVUS同步成像控制。
在一个实施方式中，如图2、图3所示，所述光纤滑环定子包括定子主轴1-7、设置在所述定子主轴近端一侧的光纤固定柱1-8；所述定子准直器1-11设置在所述定子主轴1-7的轴心。
本实施例给出了具体的光纤滑环定子的结构，定子主轴1-7伸入至光纤滑环转子的内部，或者说光纤滑环转子套设在定子主轴1-7的外部，通过光纤滑环转子相对于定子主轴1-7转动，从而实现光纤滑环可以随成像探头转动的同时，实现光信号的传输。在所述定子主轴1-7的近端设置光纤固定柱1-8，从而实现稳定固定光纤1-12。
另外，可以在所述定子主轴1-7的近端设置环形凸起或者挡圈，从而可以通过该环形凸起或者挡圈以及转子端盖1-9实现对上文中较近端的第一轴承1-6进行稳定固定，从而限制光纤滑环定子与光纤滑环转子在轴向的相对运动，从而可以保证二者之间转动稳定，以实现稳定地同步运转。
在一个实施方式中，如图2、图4所示，所述电滑环转子包括转子主体2-2、设置在所述转子主体2-2外侧的转子线圈2-6；
所述电滑环定子包括定子主体2-1、设置在所述定子主体2-1内侧的定子线圈2-5。
本申请给出了一种电滑环组件的具体结构，具体为一种非接触电滑环的形式。其中，在转子主体2-2与定子主体2-1相对转动时，通过转子线圈2-6与定子线圈2-5实现电信号的传输。
其中，关于转子线圈2-6、定子线圈2-5的设置方式，为现有技术，本申请没有具体限制，只要其可以实现转子线圈2-6、定子线圈2-5之间的电信号传输即可。
在一个实施方式中，如图2、图4所示，所述电滑环组件还包括两个以上的第二轴承2-3；所述第二轴承2-3套设在所述光纤滑环组件1外侧，以在所述光纤滑环组件1与所述电滑环定子之间形成滚动连接。
通过第二轴承2-3实现滚动连接，可以减少电滑环定子与光纤滑环组件1之间的摩擦、阻力，从而可以保证双模滑环稳定运行，持久耐用。
在一个实施方式中，如图2、图4、图5所示，所述电滑环转子还包括第一转子固定件2-4，所述第一转子固定件2-4防止所述转子主体2-2相对于所述光纤滑环组件1转动。
具体地，如图2、图4、图5所示，所述第一转子固定件2-4呈环状以套设在所述光纤滑环组件1外侧；
所述第一转子固定件2-4至少设置在所述转子主体2-2的一侧；
所述第一转子固定件2-4与所述转子主体2-2之间、所述第一转子固定件2-4与所述转子光纤滑环组件1之间分别设置有相互配合的凸起与凹槽。
更具体地，如图2、图5所示，将两个第一转子固定件2-4设在所述转子主体2-2的两侧，在第一转子固定件2-4朝向所述转子主体2-2的一侧设置凸起(如图2、图5所述，优选采用三爪均布方式)，在转子主体2-2上设置相应的凹槽，从而可以将该凸起卡入该凹槽内，从而可以限制第一转子固定件2-4与转子主体2-2之间的相对转动。当然，也可以将两个第一转子固定件2-4设在所述转子主体2-2的两侧，在第一转子固定件2-4朝向所述转子主体2-2的一侧设置凹槽，在转子主体2-2上设置相应的凸起，从而可以将该凸起卡入该凹槽内，从而可以限制第一转子固定件2-4与转子主体2-2之间的相对转动。
另外，如图2、图5所示，可以在所述第一转子固定件2-4的内侧设置凸起(如图2、图5所述，优选采用三爪均布方式)，在所述光纤滑环组件1外侧设置相应凹槽，从而可以将该凸起卡入凹槽，从而限制所述第一转子固定件2-4相对于所述光纤滑环组件1转动，当然，在所述光纤滑环组件1外侧设置凹槽可以从光纤滑环组件1的一端开始沿光纤滑环组件1的轴向设置，从而可以方便第一转子固定件2-4从光纤滑环组件1的一端开始套设在所述光纤滑环组件1的外侧。另外，也可以在所述第一转子固定件2-4的内侧设置凹槽，在所述光纤滑环组件1外侧设置凸起，从而可以将该凸起卡入凹槽，从而限制所述第一转子固定件2-4相对于所述光纤滑环组件1转动。
通过限制第一转子固定件2-4与转子主体2-2之间的相对转动，以及限制第一转子固定件2-4与光纤滑环组件1之间的相对转动，从而通过第一转子固定件2-4实现限制光纤滑环组件1与转子主体2-2之间的相对转动。从而可以稳定实现光纤滑环组件1与转子主体2-2一起随成像探头高速转动，有利于实现稳定地同步运转以及双模滑环在高速运转状态下保持动平衡，从而保证OCT-IVUS成像同步控制稳定。
在一个实施方式中，如图2、图4所示，所述双模滑环还包括第二转子固定件，所述第二转子固定件防止所述电滑环转子沿所述光纤滑环组件1轴向运动。具体地，所述第二转子固定件为分别设置在所述电滑环转子两侧的限位套筒3、轴端挡圈4。
具体地，轴端挡圈4设置在较远端第二轴承2-3的远端一侧，限位套筒3设置在近端的第二轴承2-3的近端一侧，从而将两个第二轴承2-3卡在限位套筒3、轴端挡圈4之间，防止第二轴承2-3以及第二轴承2-3外侧的定子主体2-1相对于光纤滑环组件1沿轴向运动。
更具体地，如图2、图4所示，在两个第二轴承2-3之间设置两个第一转子固定件2-4，在两个第一转子固定件2-4之间设置转子主体2-2，从而可以通过第二转子固定件(限位套筒3、轴端挡圈4)防止电滑环组件2相对于所述光纤滑环组件1沿轴向运动。从而可以保证双模滑环随所述成像探头转动时，可以稳定运行，以实现稳定地OCT-IVUS成像同步运转。
在一个实施方式中，如图1～图4所示，所述双模滑环还包括接口组件1-2，所述接口组件1-2用于连接成像探头。成像探头与接口组件1-2之间具体可以通过连接线(包括光纤、导线)上设置的接口进行连接。
具体地，接口组件1-2可以设置在所述光纤滑环组件1的远端。关于接口组件1-2的具体结构，可以分别为现有的OCT和IVUS中使用的接口，其为现有技术，在本申请中不限制接口组件的具体结构、种类，只要其可以实现与成像探头连接，以接收光信号、电信号即可。如，接口组件具体可以包括FC/APC母接头。
另外，具体可以在光纤滑环组件1的外侧(转子外壳1-3外侧)开设的走线槽，以引出转子线圈2-6至接口组件1-2。
在一个实施例中，如图6所示，本申请提供了一种OCT-IVUS成像系统，其包括上述双模滑环。
具体地，成像结构(如上述OCT-IVUS成像探头，包括用于OCT的光纤探头和用于IVUS的换能器)通过旋转扫描获取待测组织相应的光声信号，并通过连接线(包括光纤、导线)与本申请的双模滑环连接，本申请双模滑环的电滑环定子、光纤滑环组件1的光纤滑环定子固定设置，并通过外部驱动机构带动光纤滑环组件1、电滑环转子转动与成像结构(成像探头)同步转动，从而将成像结构(成像探头)获取的光声信号通过双模滑环同步耦合、传输至IVUS-OCT系统，以实现OCT-IVUS同步成像控制。
其中，本实施例中，电滑环选用高频电滑环，进一步优选为非接触式电滑环。当然，本领域技术人员知晓，也可以选用非接触式电滑环。
通过本申请提供的双模滑环以及OCT-IVUS成像系统，可以方便实现IVUS和OCT的同步成像控制，从而将IVUS与OCT两种扫描机制互补，相较于单独实施IVUS或OCT，将IVUS与OCT结合，能充分发挥IVUS的高穿透性和血管内OCT的高分辨率双重优势，只需要一次介入手术、插入一个成像弹头，即可以同时得到具有深度穿透能力和高分辨率的图像，大大降低了手术的危险性并提高了分析的准确性。
尽管以上对本申请的实施方案进行了描述，但本申请并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本申请权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本申请要求保护之列。

Claims (13)

1.一种应用于OCT-IVUS成像系统的双模滑环，包括：
光纤滑环组件；
电滑环组件，包括电滑环定子、电滑环转子；
其中，所述电滑环转子套设且固接在所述光纤滑环组件的外侧，所述电滑环定子套设在所述电滑环转子的外侧；
所述光纤滑环组件和所述电滑环组件同轴设置。
2.如权利要求1所述的双模滑环，其特征在于，
所述光纤滑环组件包括光纤滑环定子、套设在所述光纤滑环定子外侧的光纤滑环转子、设置在所述光纤滑环定子上的定子准直器、设置在所述光纤滑环转子上的转子准直器。
3.如权利要求2所述的双模滑环，其特征在于，
所述光纤滑环组件还包括两个以上的第一轴承，所述第一轴承套设在所述光纤滑环定子外侧，以在所述光纤滑环定子与所述光纤滑环转子之间形成滚动连接。
4.如权利要求2所述的双模滑环，其特征在于，
所述光纤滑环转子包括套设在所述光纤滑环定子外侧的转子端盖、套设在所述转子端盖外侧的内衬套、套设在所述内衬套外侧的转子外壳；
优选地，所述转子准直器设置在所述内衬套的轴心上；
进一步优选地，所述光纤滑环转子还包括套设且固定在所述转子外壳上的同步齿轮。
5.如权利要求2所述的双模滑环，其特征在于，
所述光纤滑环定子包括定子主轴、设置在所述定子主轴近端一侧的光纤固定柱；
所述定子准直器设置在所述定子主轴的轴心。
6.如权利要求1所述的双模滑环，其特征在于，
所述电滑环转子包括转子主体、设置在所述转子主体外侧的转子线圈；
所述电滑环定子包括定子主体、设置在所述定子主体内侧的定子线圈。
7.如权利要求1所述的双模滑环，其特征在于，
所述电滑环组件还包括两个以上的第二轴承；
所述第二轴承套设在所述光纤滑环组件外侧，以在所述光纤滑环组件与所述电滑环定子之间形成滚动连接。
8.如权利要求6所述的双模滑环，其特征在于，
所述电滑环转子还包括第一转子固定件，所述第一转子固定件防止所述转子主体相对于所述光纤滑环组件转动。
9.如权利要求8所述的双模滑环，其特征在于，
所述第一转子固定件呈环状以套设在所述光纤滑环组件外侧；
所述第一转子固定件至少设置在所述转子主体的一侧；
所述第一转子固定件与所述转子主体之间、所述第一转子固定件与所述转子光纤滑环组件之间分别设置有相互配合的凸起与凹槽。
10.如权利要求1所述的双模滑环，其特征在于，
所述双模滑环还包括第二转子固定件，所述第二转子固定件防止所述电滑环转子沿所述光纤滑环组件轴向运动。
11.如权利要求10所述的双模滑环，其特征在于，
所述第二转子固定件为分别设置在所述电滑环转子两侧的限位套筒、轴端挡圈。
12.如权利要求1所述的双模滑环，其特征在于，
所述双模滑环还包括接口组件，所述接口组件用于连接成像探头。
13.一种OCT-IVUS成像系统，其特征在于，包括权利要求1～12中任一项所述的双模滑环。
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