CN1586402A - 基于微型马达的内窥光学断层成像扫描探头装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于微型马达的内窥光学断层成像扫描探头装置，属于医疗仪器结构设计技术领域。包括透明外套及套置其中的导光装置和横向扫描装置；其特征在于，还包括将所述的导光装置与横向扫描装置同轴分离固定的固定装置，该横向扫描装置由微型马达及与该马达转子相连的反光器组成，该反光器由马达转子带动旋转将光射向样品且对样品进行扫描。本发明利用微型马达提供了0CT的横向扫描功能，从而可以得到人体内部器官的横切面高分辨率图像。该探头装置具有微型化、操作简易等特点，同时利用了0CT成像的高分辨率、快成像等优点，在医疗领域具有良好的应用前景。

Description

基于微型马达的内窥光学断层成像扫描探头装置
技术领域
本发明属于医疗仪器结构设计技术领域，特别涉及光学断层显微成像技术的扫描探头结构设计。
背景技术
光学相干断层成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)是20世纪90年代以来发展起来的新型医学成像技术，可对人体组织进行高分辨、无损伤的断层成像。OCT内窥探头的发展使得这种成像技术可以应用于对人体内部，如食道、血管等部位成像，扩展了OCT的应用范围。
OCT内窥探头的主要作用是将激光导入人体内部，聚焦入射到需要成像的部位，然后收集背反射或背散射回来的光进行成像。同时内窥探头还需提供OCT的横向扫描功能，才能得到样品的断面图像。由以上分析可知OCT内窥探头由导光的光路和扫描装置组成。由于需要直接接触人体组织，探头还需有对人体无害的外套以保护探头中的光学器件，外套应是透明的以使成像的光可以通过。
已有的OCT内窥探头的结构及扫描方式主要有三种。第一种是整个探头旋转方式，其结构如图1所示，其中A是探头远端的结构，由输入光纤1、接触式耦合器2、光连接器3、光纤套管4、马达5及齿轮组6构成；B是探头近端的结构，由光纤7及其内套管8、梯折射率透镜10、直角棱镜9、外套管11及其透明窗口12构成。其扫描方式为；当探头远端的马达5启动，其输出轴带动齿轮组6按箭头方向旋转并使光纤及套管4同步旋转，探头近端与光纤内套管相连的直角棱镜9也一起旋转，实现扫描。由图可见这种探头旋转的部分太多(只有探头近端的外套和静止)，不利于对人体较深处的组织进行成像，同时这样的旋转精度也很难得到保证；第二种方式是拉伸式扫描，其探头结构如图2所示，由FC接头21、单模光纤22、振镜23、钢绳24及透明外套25构成。这种扫描方式通过整个探头前后拉伸达到横向扫描的目的。缺点是对人体深处的组织成像时不容易控制拉伸的精度；第三种方式是利用MEMS(微机电系统)装置带动镜子进行振动从而实现横向扫描，其中一种实现方式的探头结构如图3所示，由固定在金属箍32上的提供横向扫描的镜子32、准直器33及梯度折射率透镜34构成。这种方法利用MEMS镜子的扫描进行前向的人体组织样品35内窥成像。
以上几种方式的内窥探头大大扩展了OCT成像的应用范围，但各有优缺点，仍不能满足实际应用的较高要求。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于微型马达的内窥光学断层成像扫描探头装置，利用微型马达完成横向的圆周型扫描；具有结构简单，尺寸小，操作简易等优点。
本发明提出的一种基于微型马达的内窥光学断层成像扫描探头装置，包括透明外套及套置其中的导光装置和横向扫描装置；其特征在于，还包括将所述的导光装置与横向扫描装置同轴分离固定的固定装置，该横向扫描装置由微型马达及与该马达转子相连的反光器组成，该反光器由马达转子带动旋转将光射向样品且对样品进行扫描。
所述的导光装置可由将光入并聚焦入射到扫描装置上的单模光纤及与其相连的梯度折射率透镜组成；所述的反光器可为直角棱镜；所述的固定装置可为置于该透明外套内的钢性套管。
本发明的特点及效果：
本发明的特点在于固定的光纤、梯度折射率透镜部分和转动的微型马达、棱镜部分是相对分离的，扫描时只有微型马达带动的棱镜进行转动，而别的部分是固定的。
由于本发明的内窥探头具有微型化、使用简便等优点，从而可以深入人体内部的微小器官，如血管等进行成像，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为已有的整个探头旋转方式的内窥OCT成像扫描探头装置结构示意图。
图2为已有的拉伸式扫描方式的内窥OCT成像扫描探头装置结构示意图。
图3为已有的利用MEMS装置的内窥OCT成像扫描探头装置结构示意图。
图4为本发明的基于微型马达的内窥OCT成像扫描探头装置实施例结构示意图。
图5为本实施例采用的微型超声马达结构示意图。
具体实施方式
本发明设计的基于微型马达的OCT成像扫描探头装置实施例结构如图4所示，该装置主要有三部分组成：1.导光装置，包括单模光纤41、梯度折射率透镜42，导光装置将光从光纤导入并聚焦入射到扫描装置上。2.扫描装置，包括微型马达(本实施例采用微型超声马达)43，和固定在马达转子43上的直角棱镜(也可采用平面或曲面反射镜)46，棱镜旋转，即达到扫描的目的(图中的47为光出射方向)。3.固定装置45及透明外套44，本实施例的固定装置采用刚性(如金属)外套可保证梯度折射率透镜与马达的同轴，使得扫描时的聚焦光点形成规则的圆形，利于成像，透明外套采用具有对人体组织无损伤并对OCT成像光可透射的材料制成。
本实施例中，单模光纤为5/125微米芯径，工作波长在850nm附近，梯度折射率透镜外径为2mm，光纤出射的光通过梯度折射率透镜，汇聚于直角棱镜斜面或其它可反光的镜面。棱镜直角边长度为1mm，超声马达直径为2mm，其结构如图5所示。马达由轴孔配合的定子和转子构成，该定子包括激励振动的压电陶瓷元件51及与其相连的匹配块52组成，匹配块为由带有突出轴的普通钢柱；该转子由带有中孔的铝柱53和与其相连的盘状磁铁54构成，该磁铁所提供的磁力足以承担转子本身的重力，并提供定子与转子间的预压力使转子可以转动。
本实施例探头的金属外套内径略大于2mm，使得梯度折射率透镜和超声马达卡固其中，长度为25mm。透明外套内径略大于金属外套外径，使金属外套置于其中并将超声电机的电源和控制线和光纤一道引出探头装置。
利用本装置进行OCT成像时，此探头装置作为OCT的样品臂，通过单模光纤与OCT系统相连接。OCT系统通过参考臂进行纵向扫描，微型马达提供横向扫描。将此探头深入到人体内部，如食道，血管等即可对其横切面进行成像，得到高分辨率的OCT图像。

Claims (3)

1.一种基于微型马达的内窥光学断层成像扫描探头装置，包括透明外套及套置其中的导光装置和横向扫描装置；其特征在于，还包括将所述的导光装置与横向扫描装置同轴分离固定的固定装置，该横向扫描装置由微型马达及与该马达转子相连的反光器组成，该反光器由马达转子带动旋转，将光射向样品且对样品进行扫描。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的导光装置由将光引入并聚焦入射到扫描装置上的单模光纤及与其相连的梯度折射率透镜组成；所述的反光器为直角棱镜、平面或曲面反射镜；所述的固定装置为置于该透明外套内的刚性套管。
3、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的微型马达为超声微型马达。
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