CN212698827U - 光学相干断层成像内窥探头及成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学相干断层成像内窥探头及成像系统。光学相干断层成像内窥探头包括保护套管、光纤、梯度折射率镜组及反射镜。保护套管的侧壁设有用于透射光线的透射部，透射部为平面。光纤收容于所述保护套管内。梯度折射率镜组收容于所述保护套管内，所述梯度折射率镜组设于所述光纤的一端，用于接收从所述光纤的出射光线。反射镜设于梯度折射率镜组远离光纤的一端，反射镜与保护套管的透射部相对设置，以使光线经透射部射出。本申请还提供一种光学相干断层成像系统。

Description

光学相干断层成像内窥探头及成像系统

技术领域

本实用新型涉及一种内窥镜部件，特别是一种光学相干断层成像内窥探头及成像系统。

背景技术

内窥镜是一种可插入人体体腔或者脏器内脏进行直接观察、诊断治疗的医用检测仪器。

光学相干断层成像技术(Optical coherence tomography,OCT)是一种非侵入、高分辨率可在体测量的生物医学成像技术，可以实现对生物组织1～2毫米深度结构的三维成像。OCT是一种光学成像技术，相比磁共振、超声成像等成像技术具有更高的图像分辨率。分辨率可以达到亚微米到十几微米。但是受限于光在生物组织中的穿透深度，OCT的成像深度低于超声等成像技术，仅为毫米量级。

为了克服OCT成像深度浅的问题，研究人员将OCT与内窥成像结合，形成了内窥OCT。内窥OCT借助内窥探头将探测光深入被测组织内部，从而实现对人体血管、胃肠、气管等管腔的探测，在辅助医生进行血管支架、易损斑块检测及癌症早期诊断等方面发挥了重要作用。

常规OCT内窥探头包括单模光纤、梯度折射率透镜与反射棱镜。梯度折射率透镜将单模光纤输出的光聚焦成一个圆形光斑，再经反射棱镜折转后照射在被测组织上。然而，由于内窥探头不能直接接触人体组织，一般需要在探头外套上一个医用的透明保护套管以避免对人体造成伤害。医用保护套管为一圆柱形长管，当光束经过保护套管时相当于经过了两个圆柱面，会在圆柱面的径向上造成光束的发散，从而使原本圆形的光斑畸变为椭圆形，且子午和弧矢面的焦距不同，严重降低了系统的横向分辨率，影响OCT的成像效果。因此消除保护套管对探测光束的象散是OCT内窥探头中的重要问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种避免发生象散，提高成像质量光学相干断层成像内窥探头及成像系统。

一种光学相干断层成像内窥探头，其特征在于，包括：

保护套管，其侧壁设有用于透射光线的透射部，所述透射部为平面；

光纤，用于入射光线，收容于所述保护套管内；

梯度折射率镜组，收容于所述保护套管内，所述梯度折射率镜组设于所述光纤的一端，用于接收从所述光纤的出射光线；及

反射镜，设于所述梯度折射率镜组远离所述光纤的一端，所述反射镜用于反射所述光线，且所述反射镜与所述保护套管的透射部相对设置，以使所述光线经所述透射部射出。

在其中一实施方式中，所述反射镜为反射棱镜。

在其中一实施方式中，所述反射棱镜包括入射面、反射面及出射面，所述入射面与所述光纤正对设置，光线从所述入射面入射进入所述反射棱镜，光线于所述反射面反射至所述出射面，经所述出射面射出所述反射棱镜，所述出射面与所述透射部正对设置。

在其中一实施方式中，所述出射面与所述透射部所在平面平行。

在其中一实施方式中，所述入射面与所述光纤连接，所述出射面与所述透射部连接。

在其中一实施方式中，所述反射棱镜与所述透射部之间通过光学胶层粘接连接。

在其中一实施方式中，所述光学胶层为光学紫外胶层。

在其中一实施方式中，所述保护套管于所述透射部的两侧设于台阶部，所述台阶部连接所述透射部与所述保护套管的侧面。

在其中一实施方式中，所述入射面与所述出射面垂直，所述反射面与入射面的夹角及所述反射面与所述出射面的夹角均为锐角。

一种光学相干断层成像系统，包括环形器、耦合器、平衡探测器、主机及光学相干断层成像内窥探头，光线经所述环形器、耦合器进入所述光学相干断层成像内窥探头，经所述光学相干断层成像内窥探头反射，经过所述平衡探测器传播至主机。

上述光学相干断层成像系统中的光学相干断层成像内窥探头，光线可以经梯度折射率镜组及反射镜反射，再由平面形状的透射部直接出射，光线不会经过弧形的柱状曲面，避免发生象散现象，提高光学相干断层成像内窥探头采集图像的成像质量。

附图说明

图1为本实施方式的光学相干断层成像系统的模块化示意图；

图2为本实施方式的光学相干断层成像内窥探头的结构示意图；

图3为图2所示的光学相干断层成像内窥探头的另一角度的结构示意图。

附图标记说明如下：10、光学相干断层成像系统；1、光源；2、光纤耦合器；3、样品臂环形器；100、光学相干断层成像内窥探头；4、参考臂环形器；5、光纤准直器；6、反射镜；7、光纤耦合器；8、平衡探测器，9、主机；110、保护套管；111、透射区、112透射部；113、台阶部；120、光纤；130、梯度折射率镜组；140、反射棱镜；141、入射面；142、反射面；143、出射面；20、被测组织。

具体实施方式

尽管本实用新型可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本实用新型原理的示范性说明，而并非旨在将本实用新型限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施方式中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用于解释本实用新型的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

以下结合本说明书的附图，对本实用新型的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。

本实用新型提出一种光学相干断层成像内窥探头及光学相干断层成像系统。

请参见图1，本实施方式的光学相干断层成像系统10包括光源1、光纤耦合器2、样品臂环形器3、光学相干断层成像内窥探头100、参考臂环形器4、光纤准直器5及反射镜6、光纤耦合器7，为平衡探测器8，主机9。

下图中1为宽带光源，2为光纤耦合器，3为样品臂环形器，4为内窥探头，5为参考臂环形器，6为光纤准直器，7反射镜，8为光纤耦合器，9为平衡探测器，10为主机。

光源1为宽带光源。光源1发出的光经过光纤耦合器2分为两路。一路光经过样品臂环形器3到光学相干断层成像内窥探头100，另一路光经过参考臂环形器4到光纤准直器5，再照射到反射镜6上，样品返回的散射光从光学相干断层成像内窥探头100传回样品臂环形器3后到达光纤耦合器7，反射镜6返回的参考光经过光纤准直器5耦合进光纤，然后经过参考臂环形器4，到光纤耦合器7。其中，参考光路中光纤准直器5与反射镜6之间间距可调，用来保证参考光的光程与样品光光程相等。

样品散射光与参考反射光在光纤耦合器7中发生干涉，干涉信号经过平衡探测器8传给主机9。

可以理解，光学相干断层成像系统10还可以为其他形成，例如，光学相干断层成像系统10还可以为共路内窥光学相干断层成像系统，不限于上述形式。

请参见图2及图3，本实施方式的光学相干断层成像内窥探头100包括保护套管110、光纤120、梯度折射率镜组130及反射镜。光纤120、梯度折射率镜组130及反射镜均设于保护套管110内。光纤120用于输入光线。具体在本实施方式的光学相干断层成像内窥探头中，光纤120用于输入探测光线。探测光线经过梯度折射率镜组130传播会聚，并经由反射镜反射出保护套管110。探测光线照射于被测组织20上，采集被测组织20的图像信息。

保护套管110可以用于提供一柱状收容空间，用于收容光纤120、梯度折射率镜组130及反射镜。保护套管110可以为圆柱状或其他形状。并且保护套管110可以为玻璃管或橡胶管等。

保护套管110设有透射区111。透射区111用于透射光线。当保护套管110为透明管的时候，则保护套管110的各个位置均可以透射光线。可以理解，在其他实施方式中，保护套管110也可以为非透明管。当保护套管110为非透明管的时候，透射区111为保护套管110侧壁上的一个局部区域。透射区111为透明区域，可以透射探测光线。具体在本实施方式中，该透射区111为方形区域。并且，透射区111还可以为其他形状。该透射区111的形状及面积大小可以根据透射光斑的形状和大小设计，以满足全部光线的透射需要为准。

透射区111设有透射部112。透射部112为平面形状。探测光线经过平面形的透射部112出射，避免探测光线出射后发生象散现象。

保护套管110于透射区111的两侧设于台阶部113。台阶部113连接透射部112与保护套管110的柱面。

光纤120用于入射探测光线。并且，光纤120为单模光纤。

梯度折射率镜组130是使用具有梯度折射率的介质设计和制造的光学成像元件。梯度折射率镜组130设于光纤120的一端，用于接收从光纤120射出的探测光线。梯度折射率镜组130用于将探测光线会聚。梯度折射率镜组130的光轴与光线的光轴重合，探测光线经梯度折射率镜组130会聚。

反射镜设于梯度折射率镜组130远离光纤120的一端。

反射镜用于反射探测光线，且反射镜与保护套管110的透射部112相对设置，以使光线经透射部112射出。反射镜可以为平面镜也可以为棱镜，只要反射镜能够反射探测光线，将探测光线转向、反射出去即可。具体在本实施方式中，反射镜为反射棱镜140。

反射棱镜140包括入射面141、反射面142及出射面143。入射面141与光纤120正对设置。反射棱镜140的入射面141可以通过光学胶层与梯度折射率镜组130连接。光学胶层可以尽量减小探测光线在梯度折射率镜组130与反射镜之间发生散射。可以理解，光学胶层可以为UV胶层。

探测光线从入射面141入射进入反射棱镜140。探测光线于反射面142反射至出射面143，经出射面143射出。反射面142可以将探测光线转向。探测光线被转向之后，朝向保护套管110的透射部112反射。

出射面143与透射部112正对设置。反射棱镜140与透射部112之间通过光学胶层粘接连接。可以理解，光学胶层可以为光学紫外胶层。

由于反射棱镜140的斜边为反射面142，两个直角边分别与梯度折射率透镜130和保护套管110的透射部112用光学胶层粘贴。两种折射率差别较小的介质，借助光学胶层将这两个界面粘贴在一起，可以减小探测光线于界面处的反射噪声。因此，上述光学相干断层成像内窥探头100可以减小反射棱镜140的入射面141与梯度折射率透镜130之间，及反射棱镜140的出射面143与保护套管110表面的反射噪声，提高成像质量。

透射部112为平面，则探测光线经过透射部112透射，不会在保护套管110的径向上发散，则可以避免探测光线在透射部112发散，则保证探测光线的光斑保持原来形状。当探测光线的光斑为圆形的时候，则出射的探测光线的光斑仍为圆形。

出射面143与透射部112所在平面平行。

具体在本实施方式中，反射棱镜140为全反射棱镜。入射面141与出射面143垂直，反射面142与入射面141，及反射面142与出射面143的夹角均为锐角。该锐角大小可以为10度-80度。

具体地，反射面142与入射面141的夹角为45度，及反射面142与出射面143的夹角为45度。探测光线可以垂直于入射面141入射，并以45度入射角投射在反射面142上。该反射面142为全反射面142，则探测光线以45度的反射角反射。然后，探测光线垂直投射到出射面143上，从出射面143垂直射出，因此，探测光线经过反射棱镜140得到了垂直转向。探测光线的传播方向由平行于保护套管110的轴向，转向为垂直于保护套管110的轴向，即可以垂直投射在透射部112上，经过透射部112，探测光线垂直出射。因此，探测光线不会发生发散现象，探测光线的光斑大小及形状不会发生改变，保证探测光线的准确性，提高成像质量。

可以理解，入射面141与出射面143之间还可以为非垂直关系，反射面142与出射面143的夹角还可以为其他度数，此处不做限定。可以根据探测光线的入射角度，可以对应设计入射面141、反射面142及出射面143之间的位置关系，只要能够使探测光线垂直出射即可。

可以理解，透射部112的表面还可以设有高透射膜层。高透射膜层可以用来增加探测光线的透射率，提高成像质量。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种光学相干断层成像内窥探头，其特征在于，包括：

保护套管，其侧壁设有用于透射光线的透射部，所述透射部为平面；

光纤，用于入射光线，收容于所述保护套管内；

梯度折射率镜组，收容于所述保护套管内，所述梯度折射率镜组设于所述光纤的一端，用于接收从所述光纤的出射光线；及

反射镜，设于所述梯度折射率镜组远离所述光纤的一端，所述反射镜用于反射所述光线，且所述反射镜与所述保护套管的透射部相对设置，以使所述光线经所述透射部射出。

2.根据权利要求1所述的光学相干断层成像内窥探头，其特征在于，所述反射镜为反射棱镜。

3.根据权利要求2所述的光学相干断层成像内窥探头，其特征在于，所述反射棱镜包括入射面、反射面及出射面，所述入射面与所述光纤正对设置，光线从所述入射面入射进入所述反射棱镜，光线于所述反射面反射至所述出射面，经所述出射面射出所述反射棱镜，所述出射面与所述透射部正对设置。

4.根据权利要求3所述的光学相干断层成像内窥探头，其特征在于，所述出射面与所述透射部所在平面平行。

5.根据权利要求3所述的光学相干断层成像内窥探头，其特征在于，所述入射面与所述光纤连接，所述出射面与所述透射部连接。

6.根据权利要求3所述的光学相干断层成像内窥探头，其特征在于，所述反射棱镜与所述透射部之间通过光学胶层粘接连接。

7.根据权利要求6所述的光学相干断层成像内窥探头，其特征在于，所述光学胶层为光学紫外胶层。

8.根据权利要求1所述的光学相干断层成像内窥探头，其特征在于，所述保护套管于所述透射部的两侧设有台阶部，所述台阶部连接所述透射部与所述保护套管的侧面。

9.根据权利要求3所述的光学相干断层成像内窥探头，其特征在于，所述入射面与所述出射面垂直，所述反射面与入射面的夹角及所述反射面与所述出射面的夹角均为锐角。

10.一种光学相干断层成像系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的光学相干断层成像内窥探头。

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