一种组合式立体角扫描的光、声内窥成像装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及内窥镜技术领域，尤其涉及一种组合式立体角扫描的光、声内窥成像装置及其方法。
【背景技术】
[0002]多种成像方法的结合能够取长补短，弥补单一成像模式的不足。不同成像模式利用自身优势对不同靶点成像，不同成像模式对同一靶点成像，能够获取更为丰富且更高质量的被检测体内部缺陷信息或者组织病理信息。
[0003]目前常用的内窥镜主要是光学类和超声类。以生物体作为被检体为例，光学内窥镜只能对被检测体内部腔体的表面成像，例如针对消化道的检测，无法对发端于深层次的病变进行早期探查。而超声内窥镜接收各层组织的回波信号，利用的是组织的声阻抗差异来成像。超声内窥镜虽然能够反映组织的结构信息，但是成像的分辨率较低，对生物体软组织的对比度也不高，尤其是无法获取组织的生物分子信息、这大大限制了光学类和超声类内窥镜对疾病或者工件缺陷的诊断能力。
[0004]光声内窥镜利用组织的光学吸收差异对组织成像，既能获得较高的对比度和分辨率，同时还能够探测生物组织的部分理化信息。这对需要检出细微伤的工件或是早期原位癌以及其他皮下病变的诊断有极其重大的意义。
[0005]现有技术中反射镜多是单一用途，一块反射镜用于反射激光、另一块反射镜用于反射超声，这样的设计并不利于实现紧凑型的内窥镜探头。
[0006]现有技术中，常见的扫描方式如《直肠内光学、光声、超声多模成像内窥镜及其成像方法》，专利申请号为CN201310739425.X，多使用同轴的微型电机控制内窥镜头端部的小型反射镜绕主轴旋转，做环形扫描。
[0007]现有技术的光声、超声扫描成像方法多是单一的进行环形扫描，一次扫描仅仅能够得到被探测管腔的一层横断面，扫描的效率较低；为了得到管腔的多层横断面，必须通过人工推拉内窥镜探头，除了扫描速度低外，还严重影响扫描精度，难以做到精准成像。
【发明内容】
[0008]针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是:提供一种组合式立体角扫描的光、声内窥成像装置，该装置的扫描效率和扫描精度高，单次扫描的范围大。
[0009]本发明的另一目的是提供利用上述装置进行成像的方法。
[0010]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0011]—种组合式立体角扫描的光、声内窥成像装置，所述的装置包括套管和均设置在套管内的步进电机、旋转轴、光电滑环、光纤耦合器、聚焦透镜、油室、检测平台、光缆和电缆，所述的油室内设有超声换能器、反射镜、反射镜驱动器；
[0012]从所述装置的近端到远端，光电滑环、光纤耦合器、聚焦透镜、油室依次安装在旋转轴上，油室内设有依次排列的超声换能器、反射镜、反射镜驱动器，反射镜安装在反射镜驱动器上；
[0013]所述的旋转轴连接在驱动旋转轴转动的步进电机上；所述的光电滑环套装在旋转轴上；所述的步进电机与检测平台电气连接；接收检测平台驱动信号的反射镜驱动器驱动反射镜转动；所述的超声换能器与检测平台电气连接；所述的光缆通过光电滑环连接在光纤耦合器上，所述的电缆通过光电滑环连接在超声换能器上。
[0014]从所述装置的近端到远端，所述的旋转轴依次分为第一段轴、第二段轴、第三段轴，倾斜设置的第二段轴连接第一段轴和第三段轴；
[0015]所述的光电滑环套装在第一段轴上，所述的光纤耦合器、聚焦透镜和油室固定在第三段轴的轴扁位上，所述的超声换能器、反射镜驱动器均固定在油室内。轴扁位的设置可以很好地将光纤耦合器、聚焦透镜和油室固定在第三段轴上。
[0016]从所述装置的近端到远端，所述第三段轴的轴径越来越大。
[0017]所述的聚焦透镜为可变焦透镜，该聚焦透镜的焦点范围彡4_。
[0018]所述的超声换能器为环状单阵元或者多阵元的超声换能器，具有中空结构。中空结构可让脉冲激光从中间穿过，从而到达反射镜。
[0019]所述的反射镜为镀膜高反射镜。镀膜高反射镜既可以反射光声信号又可以反射超声信号。
[0020]所述的套管上设置有用于光声信号和超声信号穿透的窗口。
[0021]所述的油室内充满具有超声信号耦合作用的绝缘油。
[0022]—种组合式立体角扫描的光、声内窥成像方法，包括以下的步骤:
[0023](1)激发:将组合式立体角扫描的光、声内窥成像装置放置在被测管状物中，开启脉冲激光器输出脉冲激光，脉冲激光经过光电滑环后继续由光缆传输，脉冲激光在光缆和光纤耦合器的连接处耦合进光纤耦合器，经光纤耦合器准直后到达聚焦透镜，再经聚焦透镜汇聚后到达反射镜，反射镜反射脉冲激光后，透过套管上的窗口照射到被测管状物上，被测管状物激发出光声信号；超声换能器发射出超声信号，经反射镜反射后到达被测管状物，被测管状物产生超声回波信号；
[0024](2)采集:被测管状物激发的光声信号和产生的超声回波信号经反射镜反射后被超声换能器所探测到，超声换能器将接收到的光声信号和超声回波信号转换为电信号后传输至检测平台；
[0025](3)组合式立体角扫描:同时执行环形扫描和单向立体角扫描，完成组合式立体角扫描的数据采集；
[0026](4)数据处理:检测平台接收组合式立体角扫描的数据后用于图像重建。
[0027]所述环形扫描的步骤是:采集完被测管状物某一位置的光声信号和超声回波信号后，检测平台向步进电机发出信号，步进电机驱动旋转轴转动，旋转轴的转动带动反射镜随旋转轴转动，对下一个位置进行光声信号和超声回波信号的采集，反射镜旋转一周，完成环形扫描的数据采集；
[0028]所述单向立体角扫描的步骤是:反射镜反射脉冲激光和超声信号的同时，反射镜驱动器接收检测平台的驱动信号后驱动反射镜转动，反射镜的转动使脉冲激光和超声信号沿着三角波形状的路径照射到被测管状物，对所经过的路径进行光声信号和超声回波信号的采集，完成单向立体角扫描的数据采集；
[0029]所述的扫描过程可进行环形扫描、单向立体角扫描两种单模式扫描，环形扫描、单向立体角扫描两种模式同时扫描，即得到组合式立体角扫描。
[0030]总的说来，本发明具有如下优点:
[0031]1.本发明所使用的反射镜既可以反射光能量，又可以反射声能量，具有多重用途，从而简化了成像方法、紧凑了相应的装置。
[0032]2.本发明提出的组合式立体角扫描的方法，提高了内窥镜探头的扫描效率和扫描精度。
[0033]3.本发明设置的反射镜可大角度偏转声束和激光光束，仅需要消耗极低的驱动能源即可产生大角度的扫描，节约能源的同时，降低了待测管状物受损的可能性。
[0034]4.本发明的环形扫描和单向立体角扫描可单独地进行扫描，也可同时扫描，即得到组合式立体角扫描。
【附图说明】
[0035]图1是本发明的结构示意图。
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