内窥式oct微探头及oct成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别涉及应用于人体管腔OCT扫描成像检 测，提供了一种OCT内窥扫描成像的OCT微探头、OCT成像系统及使用方法。
【背景技术】
[0002] 光学相干层析扫描成像（Optical Coherence Tomography，简称0CT)，已广泛应用 在眼科诊断领域，这项技术是建立在光学、电子学以及计算机技术科学的基础上，是集光电 及高速数据采集和图像处理等多项前沿学科为一体的新型成像技术，OCT凭借其具有高分 辨率、高速成像等优点而备受人们的关注，并在生物医学与临床诊断领域开始得到重视和 应用。
[0003] 与现有的CT、超声、MRI等其他成像方式相比，OCT具有极高的分辨率，与传统的激 光共聚焦显微镜相比，OCT的成像深度具有明显的优势。传统光学探头的核心技术大多采 用光纤束进行光传导并进行成像，或者采用CCD技术进行成像，此类内窥式探头仅能探测 组织表面的病变，然而早期癌症的症状发生在表皮以下1-3毫米的深度，因此传统光学内 窥探头就显得力不从心。目前也有通过超声原理进行医学成像的内窥探头，虽然可获得生 物组织表层以下较深的组织信息，但分辨率仅为毫米量级，对早期的癌症易造成漏诊。
[0004] 内窥式OCT技术是近十年伴随OCT技术发展而诞生并蓬勃发展的一项OCT分支技 术，其核心目标是在不降低分辨率的前提下将OCT光学成像设备微型化，提供人体内部脏 器管腔的高分辨率OCT图像。这项技术极大的扩展了 OCT技术的应用领域，使得OCT检查 对象由体表器官或活检样品发展到人体内脏，如血管、消化道以及呼吸道等。目前在临床方 面，OCT内窥镜技术已经在检查动脉粥样硬化以及检查血管支架安放情况等方面有了初步 的应用。
[0005] 而内窥式OCT系统中的一个关键部件则是OCT微探头。它可以将与现有临床上使 用内窥镜或微创技术结合，伸入人体内部脏器，采集并收集来自生物组织的背向散射光；同 时也要满足物理尺寸小、机械强度高等特点。
[0006] 作为OCT微探头的关键零件的自聚焦透镜，具有加工工艺成熟，生产成本低廉，结 构简单装配容易等特点，同时也可以做到很小的尺寸，成为生产OCT微探头的首选，但其也 存在一些缺陷，如：在很小尺寸下，其数值孔径有限，导致OCT微探头的横向分辨率降低，尤 其使用长工作距离的自聚焦透镜时会导致横向分辨率急剧下降。
[0007] 同时，OCT微探头在使用时，一般都会用圆柱形的塑料透明套管进行定位及保护， 当激光经过圆柱形的塑料透明套管时，相当于经过了一个圆柱面负透镜，有散光现象的发 生，这就会造成激光圆形光斑变成椭圆形光斑，导致扫描出来的图像发生了变形，影响诊断 结果。
[0008] 综上所述，需要设计一种应用于血管、消化道以及呼吸道等或人体组织狭窄空间 的OCT检测系统，且具有较高的横向分辨率，能防止扫描出来的图像发生变形的高分辨率 OCT微探头。 【实用新型内容】
[0009] 本实用新型的目的是提供一种OCT内窥扫描成像系统的OCT微探头，所述OCT微 探头包括单模光纤，套在弹簧管中；透镜组件，使通过光纤传播的光聚集在预定的工作距离 处，所述透镜组件包括玻璃棒和自聚焦透镜，通过改变玻璃棒与单模光纤的胶合距离可以 改变OCT微探头的工作距离；通过自聚焦透镜与玻璃棒的胶合，增大自聚焦透镜的通光孔 径，进而提高OCT探头的数值孔径和横向分辨率。所述OCT微探头还可包括反射镜、支撑不 锈钢管和开槽不锈钢管，这些光学元件端面用光学胶水胶合。
[0010] 其中，所述单模光纤一端带有光纤标准接头，此接头可与OCT系统的光纤旋转端 相连接，所述单模光纤套在弹簧管中（覆有PTFE膜），弹簧管可以有效保护单模光纤，降低 了探头旋转时的阻力，使所述OCT微探头整体扫描更平稳顺畅，所述光纤标准接头带有支 撑不锈钢管，此不锈钢管在OCT微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。所述单模光纤的另一端为倾斜端面，与同样也为倾斜端面的玻璃棒一端端面胶合， 胶合面的倾斜有效降低了反射光对信号光的干扰，可以通过改变玻璃棒与单模光纤的胶合 距离来改变OCT微探头的工作距离以达到所要求的预期工作距离。所述玻璃棒的另一端与 所述自聚焦透镜以0°角端面胶合后封装于开槽不锈钢管内，玻璃棒的使用不仅增加了微 探头的工作距离，并且增大了微探头的数值孔径，而数值孔径的增加也导致横向分辨率的 提高，同时这一设计也极大的减短了自聚焦透镜的长度，保证了微探头的过弯性，使得整个 微探头可以通过内镜钳道与导管一起直接进入人体食道。
[0011] 优选地，所述自聚焦透镜与空气接触的面镀有增透膜，可降低光线在光学面之间 的反射及增加透光性能，从而降低了由于光学面的反射光对信号光的影响，提高了 OCT微 探头的灵敏度。
[0012] 优选地，所述玻璃棒与所述单模光纤的胶合面的角度为4度-12度。
[0013] 优选地，所述反射镜的反射面朝向不锈钢管开槽口封装于不锈钢管内，为了降低 光源通过圆柱形内管的散光对成像的影响，此处的反射镜可以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，抵消内管的散光影响，校正光斑的形状，达到提高 成像质量的目的。
[0014] 本实用新型的另一目的是提供一种OCT内窥扫描成像系统，包括扫频激光模块、 干涉模块、探测器模块、数据采集模块、数据处理模块、图像显示模块、执行机构、球囊导管、 充放气设备、所述OCT微探头，其中，
[0015] 所述扫频激光模块包括高速扫频激光器、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；所述干涉模块可采用光纤式马赫一曾德尔干涉仪（MZI)或光纤式迈克尔逊 (Michelson)干涉仪结构。其中马赫一曾德尔干涉仪结构主要由两个光纤耦合器、两个光 纤环形器以及两个光纤偏振控制器组成，其中第一个光纤耦合器一般采用非对称式光纤 耦合器，将大部分激光输出至样品臂的微探头；在参考臂与样品臂中均放置一个光纤环形 器以收集从两个臂反射或散射回的光学信号；第二个光纤耦合器可采用对称式2X2光纤 耦合器（即分光比为50/50)以产生光学干涉信号并降低直流共模信号，光纤偏振控制器 被对称的放置在参考臂与样品臂中，用于调整两个臂的偏振状态以获得最佳的光学干涉信 号。迈克尔逊干涉仪结构则由一个对称式2X2光纤耦合器、一个光纤环形器以及两个光学 偏振控制器组成，扫频激光首先经过光纤环形器后在进入光纤耦合器，从参考臂与样品臂 反射或散射回的光学信号在经过同一个光纤耦合器产生干涉信号，光纤偏振控制器被对称 的放置在参考臂与样品臂中，用于调整两个臂的偏振状态以获得最佳的光学干涉信号。马 赫一曾德尔干涉仪（MZI)的优点在于结构对称、色散管理简单、探测灵敏度高。迈克尔逊 (Michelson)干涉仪的优点在于结构简单、且不会引入偏正模色散（PMD)，两者的共同之处 在于两个臂中间的光程差决定了发生光学时钟的自由光谱区（FSR)，也最终决定了 OCT图 像的最大成像深度；探测器模块可采用高速平衡光电探测器，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；所述数据采集模块是高速模数采集卡，主要用于将模拟 电学信号转换成数字电学信号，并将数字信号提供给数据处理模块进行数字信号处理；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，执行机构中的旋转电机驱动OCT微探头进行旋转扫描，同时电动平移台驱动执行 机构往某一方向移动，这时软件将获取到的旋转扫描数据及平移台移动数据进行重建，即 产生3D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。
[0016] 优选地，所述球囊导管包括：手柄，所述手柄的一个接口为主机接口，另一接口为 通气接口；双腔管，所述双腔管可以允许OCT光学探头通过；球囊，所述球囊的前端封堵且 球囊上有刻度；内管，所述内管与所述球囊的同心度在3个大气压下偏离不超过200微米；