具有自动充放气设备的oct内窥扫描成像系统的制作方法_4

文档序号:8984586阅读:来源:国知局
探头扫描起来更平稳顺畅。支撑不锈钢管7的主要作用 是在OCT探头进行扫描时起支撑作用,使整个探头旋转扫描时更加平稳,开槽不锈钢管6的 槽口可以使光束通过此槽口照射到被测样品上。
[0056] 增透膜可以降低光线在光学面之间的反射及增加透光性能,从而降低由于光学面 的反射光对信号光的影响,因此,本实施例中,自聚焦透镜4与空气接触的面镀有增透膜, 同时玻璃棒3的一端与自聚焦透镜4零度角面胶合,提高了微探头的灵敏度和分辨率。玻 璃棒3的另一端与单模光纤1的胶合面有一定倾斜角度,在本实施例中,此处胶合面的倾斜 角度可为8°,胶合面的倾斜有效降低了反射光对信号光的干扰,一般情况下,可以通过改 变此两个端面的胶合距离来改变OCT探头的工作距离以达到预期所要求的工作距离。由于 45°角安装反射镜5,使得入射光线和反射光线垂直从而造成光线干扰,本实施例中微探头 前端安装40°角反射镜5,反射镜5封装于开槽不锈钢管6内且反射面朝向开槽不锈钢管 6的开槽口,同时为了降低光源通过圆柱形内管的散光对成像的影响,本实施例中此处的反 射镜是根据圆柱形内管的内外径以及内管材料的折射率而设计柱面反射镜。
[0057] 实施例4
[0058] -种OCT内窥扫描成像系统,与实施例2或3相似,所不同的是所述球囊导管如图 6所示,其包括有:手柄12,手柄12的一个接口为主机接口 14,另一接口为通气接口 13 ;双 腔管11,可以允许OCT光学探头通过;球囊10,球囊10的前端封堵且球囊上有刻度;内管 9,内管9与球囊10的同心度在3个大气压下偏离不超过200微米;软头8,为实心结构,其 中,双腔管11 一端与手柄12连接,另一端与内管9及球囊10的一端连接,球囊10与内管9 的另一端与软头8连接,双腔管11通过UV粘胶与手柄12相连,其他各部分均通过焊接的 方式相连。
[0059] 手柄12材料为聚碳酸酯,双腔管11和软头8材料为嵌段聚醚酰胺,球囊10和内 管9材料为尼龙及其改性聚合物。
[0060] 球囊10上有油墨印刷刻度,线条宽度< 0. 1mm,能够辨别探头扫描的方向,既不会 影响正常图像的扫描判断同时也能在显示屏上分辨出扫描位置。双腔管11上印有刻度,因 此,医生能够判断扫描的位置。
[0061] 传统的球囊导管需要导丝支撑及导弓丨,导丝直径一般为0.018in、0.035in、 0. 014in、0. 038in,本实施例中OCT球囊导管用的双腔管11可以通过0. 055in0CT光学探 头。由于内管太厚会影响扫描图像的清晰度,太薄则会影响探头的旋转以及同心度,本实施 例中内管9内径为I. 4mm,外径为I. 65mm,专门为OCT探头设计。所述内管长度根据所述球 囊的长度定长,且其长度短于所述球囊,所述球囊与所述软头焊接时,将所述球囊下推一定 距离,使其与内管平齐并固定后焊接,使得球囊在充盈时有一个伸长余量,从而匹配内管的 拉伸并保持同心。
[0062] 实施例5
[0063] 如图7所不,一种在OCT内窥扫描成像系统中使用的光学时钟模块,其包括干涉模 块、探测器模块和光学时钟转化电路模块,所述光学时钟转化电路模块包括宽频90度移相 器、过零比较器以及异或门、或门组成的电路以及光学时钟信号输出模块。其中,干涉模块 采用全光纤式马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构,主要由两个光纤耦合器构成,其中第二个耦 合器为对称式2 X 2光纤耦合器,首先在第一光纤耦合器处分成两路光,该两路光分别经过 两段固定光程差的第一光纤和第二光纤,在第二光纤耦合器处发生干涉。探测器模块由高 速平衡光电探测器组成,主要用于将从干涉模块输出的干涉光学信号转换成电学信号。经 探测器模块转换后的MZI电学信号一部分传输到宽频90度移相器,另一部分传输到过零比 较器,传输到宽频90度移相器的电学信号发生的90度的相位移动,过零比较器主要用于对 发生相位移动和未发生相位移动的信号进行过零比较以转换为数字信号。异或门主要用于 将两个数字时钟信号进行合并,以获得在一个自由光谱区(FSR)中产生两个时钟信号,这 样在不增加 FSR前提下增加了 OCT最大成像深度,减少了有光学信号产生的抖动(jitter)。 由于扫频激光器在两个相邻扫描之间总是存在一些空闲时间,光学时钟信号还需要通过一 个或门在空白处填入一些假的时钟信号以保证高速模数采集卡可以正常工作,或门实现了 将真实光学时钟信号与假的时钟信号合并的功能。光学时钟信号输出模块主要用于将合并 后的真实光学时钟信号与假的时钟信号输送到数据采集模块。
[0064] 如图8所示,91为经宽频90度移相器后发生90度相位移动的MZI电学信号,92 为未发生相位移动的MZI电学信号,93为发生相位移动的MZI信号91进行过零比较后的数 字信号,94为未发生相位移动的MZI信号92进行过零比较后的数字信号,因 MZI信号的零 点在频域上均匀分布,因此过零比较后产生的数字信号的上升沿或下降沿也在频域上均 匀分布,96为频域上分布均匀的数字信号93和94经异或门合并之后的信号,95为假的时 钟信号,95和96共同组成经或门合并之后的光学时钟信号。
[0065] 如图9所示,一种OCT内窥扫描成像系统,与实施例2-4相似,所不同的是包括扫 频激光模块、光学时钟模块、数据采集模块、数据处理模块、图像显示模块、执行机构、OCT微 探头与球囊导管以及充放气设备,其中:所述的光学时钟模块如图7所示,包括干涉模块、 探测器模块和光学时钟转化电路模块,所述光学时钟转化电路模块包括宽频90度移相器、 过零比较器以及异或门、或门组成的电路以及光学时钟信号输出模块,从MZI产生的光学 干涉信号由一个平衡光电探测器转换为电学信号后,经过一个由宽频90度移相器、过零比 较器以及异或门组成的电路而转换为在频域上均匀、在时域上变频率的光学时钟信号,或 门将真实光学时钟信号与假的时钟信号合并以高速模数采集卡的正常工作。
[0066] 所述扫频激光模块包括有高速扫频激光器、光纤隔离器与光纤耦合器,将从扫频 激光器输出的光学信号与后续光路隔离,防止后续光路返回的光学信号干扰激光器正常工 作,并将一小部分扫频激光输出分出至光学时钟模块,大部分激光继续输出;所述光学时钟 模块包括干涉模块、探测器模块和光学时钟转化电路模块,主要用于获得在频域上均匀、在 时域上变频率的光学时钟信号;所述数据采集模块可采用高速模数采集卡,主要以光学时 钟模块输出的光学时钟信号为基准采集原始图像信号,并提供给数据处理模块进行处理; 所述数据处理模块是具有数字信号处理能力的芯片(如CPU,GPGPU、DSP、FPGA等),主要用 于对原始信号进行处理并转化为最终的图像信号;所述图像显示模块主要用于显示图像信 号并负责图像的后处理以及测量工作;所述执行机构由光纤旋转连接器、电机以及电动平 移台组成,主要用于驱动OCT微探头机械螺旋扫描以获得OCT图像;所述OCT微探头主要用 于进入人体内部脏器以传输扫频激光并采集从生物组织中背向散射的光学信号;所述球囊 导管用于扩张人体内部脏器管道,消除皱褶并将OCT微探头稳定于球囊中心;所述充放气 设备主要用于扩张球囊导管。
[0067] 实施例6
[0068] -种OCT内窥扫描成像系统,与实施例2-5相似,所不同的是利用通用图像处理 器处理OCT信号的方案如图10所示,包括依次相连的(1)数据采集;(2)数据传输;(3)数 据处理和(4)传递至图像显示库这几个步骤,其中在数据传输时由于总线传输速度相对较 慢,在传输数据的同时,通用图像处理器将上一次传输至设备内存中的OCT原始数据进行 并行处理,其并行传输与处理过程如图11所示;数据处理的过程分为三步:一维数字重采 样、一维快速傅立叶变换(FFT)以及计算幅值并归一化,其中,一维数字重采样步骤中通过 两次线性纹理查找实现快速一次一维三次插值以提高重采样的精度。
[0069] 如图10所示,一种利用通用图像处理器处理OCT信号的方案包括
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