多方向OCT图像采集导管

本发明涉及医疗器材领域，具体而言，涉及一种多方向oct图像采集导管。

背景技术：

光学相干断层成像技术(opticalcoherencetomography，oct)是一种广泛应用于心血管、胃肠道组织、泌尿系统及呼吸道等管状生物组织的高分辨率成像系统，其原理是通过记录不同深度生物组织的反射光，由计算机构建出易于识别的血管图像，其在心血管疾病，尤其是冠心病的介入诊疗中发挥了重要的作用，广泛应用于介入术前评估斑块性质，明确发病机制，术中优化支架植入效果，术后随访评估病变进展，指导药物治疗。光学成像探头是内窥成像导管的关键组成部分。目前临床常用的oct探头只能对血管的侧面进行扫描。

经发明人研究发现，现有的oct探头存在如下缺点：

功能单一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多方向oct图像采集导管，其能够利用单一的光纤信号通道，同时向导管主体的前向和侧向传输光束，从而对导管主体的前向组织和侧向组织进行成像，实现多方向成像，功能多样化，利于手术；且不增加导管主体的横截面积。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供一种多方向oct图像采集导管，包括：

用于传输第一光束的第一光学模块；

用于传输第二光束的第二光学模块，第一光束与第二光束的波段不重叠；

波分复用器，第一光学模块与第二光学模块均与波分复用器连接；

以及导管主体，导管主体内设有oct导管光纤以及透镜组，透镜组位于oct导管光纤靠近导管主体的远端一侧，波分复用器与导管主体连接，用于将第一光束和第二光束传输至oct导管光纤；透镜组位于第一光束和第二光束的传播路径上，用于反射第一光束，以使第一光束从导管主体的导管壁射出，以及用于透过第二光束，以使第二光束从导管主体的远端射出。

在可选的实施方式中，oct导管光纤与导管主体绕转动轴线转动配合，其中，转动轴线与oct导管光纤的轴线共线。

在可选的实施方式中，oct导管光纤外套设有弹簧管，弹簧管与导管主体绕转动轴线转动配合，以带动oct导管光纤相对于导管主体转动。

在可选的实施方式中，透镜组包括第一透镜和第二透镜，第一透镜与oct导管光纤连接，第一透镜具有第一入射面和第一出射面，第一入射面与oct导管光纤连接，第一出射面与oct导管光纤的轴线具有锐角或钝角；第一出射面上设置有分色镜，分色镜用于反射第一光束以及透过第二光束；第二透镜位于第一透镜远离oct导管光纤的一侧，用于调节第二光束的出射角，以使第二光束的出射方向与oct导管光纤的轴线具有夹角或偏心设置。

在可选的实施方式中，透镜组还包括第三透镜，第三透镜设于第一透镜与第二透镜之间，用于使透过第一透镜的第二光束聚焦。

在可选的实施方式中，第二透镜设置有第二入射面和第二出射面，第三透镜设置有第三入射面和第三出射面，第三入射面与第一出射面连接；第二出射面与第三出射面平行，且与第二入射面具有夹角。

在可选的实施方式中，透镜组还包括连接套筒，第二透镜与第三透镜均插接于连接套筒中，第三出射面、第二入射面以及连接套筒的内筒壁共同限定出空气腔。

在可选的实施方式中，透镜组还包括第四透镜，第四透镜设于oct导管光纤与第一透镜之间，并同时与oct导管光纤和第一透镜连接，用于使第一光束扩束。

在可选的实施方式中，导管主体还设有用于穿设导丝的引导通道。

在可选的实施方式中，多方向oct图像采集导管还包括转接头，波分复用器与转接头连接，转接头与导管主体可拆卸地连接，转接头用于传输第一光束和第二光束。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的多方向oct图像采集导管，成像作业时，分别利用第一光学模块和第二光学模块发出第一光束和第二光束，第一光束和第二光束的波长不同且不重叠，第一光束和第二光束均通过波分复用器后传输至oct导管光纤中，即第一光束和第二光束通过单一的光纤传输，不需要增加导管主体的横截面面积，不会增大导管的体积，导管在手术过程中操作更加灵活，使用的范围更广，利于手术。同时，与采用两根光纤分别传播第一光束和第二光束相比，成本更低。当第一光束和第二光束通过波分复用器传输至oct导管光纤后，oct导管光纤将第一光束和第二光束传输至透镜组，透镜组使第一光束发生反射，第一光束从导管主体的导管壁射出，如此，第一光束作用在与导管主体侧向对应的组织上，对侧向组织进行成像。而第二光束能够透过透镜组，并从导管主体的远端射出，第二光束作用于与导管主体远端(前端)对应的组织上，对前向组织进行成像。通过对前向和侧向同时成像，获取的图像信息更加全面，能够在不同情境下为医生提供信息，利于治疗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的多方向oct图像采集导管的结构示意图；

图2为本发明实施例的导管主体的结构示意图；

图3为图2中a-a向的结构示意图；

图4为本发明实施例的导管主体的剖视结构示意图。

图标:

001-导管远端；002-导管近端；003-导丝；100-第一光学模块；101-第一光束；102-第一采样臂；200-第二光学模块；201-第二光束；202-第二采样臂；300-波分复用器；301-第三采样臂；400-导管主体；410-第一管腔；420-第二管腔；430-透光件；440-导管接头；500-oct导管光纤；600-透镜组；610-第一透镜；611-第一入射面；612-第一出射面；620-第二透镜；621-第二入射面；622-第二出射面；630-第三透镜；640-第四透镜；650-分色镜；660-连接套筒；670-空气腔；700-主控模块；701-第一图像通道；702-第二图像通道；800-转接头；900-弹簧管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前，利用oct成像进行辅助治疗时，将oct探头伸入血管内后，oct探头的成像光束从侧部射出，仅能够对oct探头的侧部血管壁进行成像，不能够对oct探头的前端成像，功能单一，不利于治疗。

以下实施例中，部件的远端为靠近导管远端001的一端，部件的近端为靠近导管近端002的一端。且本领域技术人员应当理解，导管远端001即为手术时靠近操作者的一端，导管近端002即为手术时靠近患者的一端。

请参阅图1-图4，鉴于此，设计者设计了一种多方向oct图像采集导管，能够对前向和侧向成像，从而为治疗提供更多视角的图像信息，利于手术治疗。

请参阅图1和图2，本实施例中，多方向oct图像采集导管包括用于传输第一光束101的第一光学模块100、用于传输第二光束201的第二光学模块200，第一光束101与第二光束201的波段不重叠、波分复用器300以及导管主体400。第一光学模块100与第二光学模块200均与波分复用器300连接，导管主体400内设有oct导管光纤500以及透镜组600，透镜组600位于oct导管光纤500靠近导管主体400的远端一侧，波分复用器300与导管主体400连接，用于将第一光束101和第二光束201传输至oct导管光纤500；透镜组600位于第一光束101和第二光束201的传播路径上，用于反射第一光束101，以使第一光束101从导管主体400的导管壁射出，以及用于透过第二光束201，以使第二光束201从导管主体400的远端射出。

本实施例提供的多方向oct图像采集导管，成像作业时，分别利用第一光学模块100和第二光学模块200发出第一光束101和第二光束201，第一光束101和第二光束201的波长不同且不重叠，第一光束101和第二光束201均通过波分复用器300后传输至oct导管光纤500中，即第一光束101和第二光束201通过单一的光纤传输，不需要增加导管主体400的横截面面积，不会增大导管的体积，导管在手术过程中操作更加灵活，使用的范围更广，利于手术。同时，与采用两根光纤分别传播第一光束101和第二光束201相比，成本更低。当第一光束101和第二光束201通过波分复用器300传输至oct导管光纤500后，oct导管光纤500将第一光束101和第二光束201传输至透镜组600，由于第一光束101和第二光束201的波长不同且波长范围不重叠，透镜组600能使第一光束101发生反射，第一光束101从导管主体400的导管壁射出，如此，第一光束101作用在与导管主体400侧向对应的组织上，对侧向组织进行成像。而第二光束201能够透过透镜组600，并从导管主体400的远端射出，第二光束201作用于与导管主体400远端(前端)对应的组织上，对前向组织进行成像。通过对前向和侧向同时成像，获取的图像信息更加全面，能够在不同情境下为医生提供信息，利于治疗。

应当理解，oct的内窥成像可以采用一个导管采集图像，成像的方式可以是侧向螺旋扫描，对导管侧壁的组织进行成像；也可以是前向螺旋扫描，对导管顶端的组织进行成像。两个成像方向在不同的情境下能为医生提供信息。由于第一光束101和第二光束201均通过设于导管主体400中的oct导管光纤500进行传输，前向和侧向成像分别采用不同波长的光束探测、采集和携带图像信号，利用波分复器实现前向和侧向图像的同时采集。

请参阅图1，本实施例中，可选的，多方向oct图像采集导管还包括主控模块700，第一光学模块100通过第一图像通道701与主控模块700连接，第二光学模块200通过第二图像通道702与主控模块700连接。主控模块700用于控制第一光学模块100和第二光学模块200发射光束，且第一光束101和第二光束201照射在血管壁上后，分别携带图像信息从波分复用器300返回至第一光学模块100和第二光学模块200中，在第一光学模块100和第二光学模块200中均能够独立完成图像生成，也即在第一光学模块100中生成侧向图像，在第二光学模块200中生成前向图像。

此外，第一光学模块100通过第一采样臂102与波分复用器300连接，第二光学模块200通过第二采样臂202与波分复用器300连接，第一光学模块100发出的第一光束101通过第一采样臂102传输至波分复用器300，第二光学模块200发出的第二光束201通过第二采样臂202传输至波分复用器300。应当理解，当第一光束101和第二光束201扫描血管壁后携带图像信息返回时，先通过oct导管光纤500传输至波分复用器300，然后在波分复用器300处沿原路分别通过第一采样臂102和第二采样臂202返回至第一光学模块100和第二光学模块200中。

需要说明的是，第一光学模块100和第二光学模块200可以使用oct光源，两个oct光源的-15db带宽不重叠，并且间隔至少10nm以上。例如，一个光源使用中心波长为1310nm，-15db带宽为+/-50nm的扫频光源；另一个光源使用中心波长为1060nm，-15db带宽为+/-45nm的扫频光源。这两个光源所在的光学模块都应针对各自波长进行优化，选择使用其波段适用的光学器件。

本实施例中，可选的，为便于收纳和携带，在波分复用器300上通过第三采样臂301连接有转接头800，第三采样臂301将经波分复用器300合束后的第一光束101和第二光束201传输至转接头800处，转接头800与导管主体400可拆卸地连接，且能够将合束后的光束传输至oct导管光纤500。例如，在第一管体的近端设置导管接头440，利用导管接头440实现导管主体400与转接头800的可拆卸地连接，二者为耦合连接，即可以传递动力还可以传递信号等。应当理解，本实施例中，第一光束101和第二光束201的传输方向均是可逆的，也即从第一光学模块100至oct导管光纤500的第一光束101在携带图像信息后能够原路返回；从第二光学模块200至oct导管光纤500的第二光束201在携带图像信息后能够原路返回。

需要说明的是，第一采样臂102、第二采样臂202以及第三采样臂301均设置为光纤，第三采样臂301可以设置为1060-oct光纤，保证第一光束101和第二光束201均为单模传播。

此外，转接头800内布设有驱动机构(图未示)，驱动机构用于通过弹簧管900带动oct导管光纤500转动。

例如，驱动机构可以设置为伺服电机，伺服电机通过驱动弹簧管900转动，从而带动oct导管光纤500绕自身轴线相对于导管主体400转动。

请参阅图3和图4，需要说明的是，导管主体400设置为圆管，导管主体400具有一定的形变能力，能够适应血管的延伸。导管主体400的近端设置为敞口，导管主体400的远端设置为封闭结构，且导管主体400的远端以及导管主体400靠近远端的侧壁均设置有透光窗口，从而便于第一光束101和第二光束201分别从远端的透光窗口以及侧壁的透光窗口射出。

进一步的，导管主体400的远端端面设置为弧形面，导管主体400在血管中行进时，能减少与组织的刮擦，不易破坏组织，安全性高。

此外，导管主体400的远端可以设置为敞口，在导管主体400的远端安装一个透光件430将其封闭，同样可以实现导管主体400的远端为封闭结构。如此，透光件430的远端端面设置为弧形面即可。

在其他实施例中，导管主体400具有相互独立的第一管腔410和第二管腔420，第一管腔410的远端通过透光件430封闭，第一管腔410的近端敞口，第一管腔410用于容置oct导管光纤500和透镜组600，且oct导管光纤500与第一管腔410转动配合。第二管腔420的两端均为敞口，用于穿设导丝003。同时，第二管腔420的长度小于第一管腔410的长度，并且第二管腔420位于第一管腔410的近端和远端之间。

为便于理解，导管主体400包括一体成型的第一管体和第二管体，第一管体的管腔为第一管腔410，第一管体的横截面为圆环形。第二管体的管腔为第二管腔420，第二管体位于第一管体的外管壁上，且二者平滑连接。

请参阅图4，本实施例中，可选的，透镜组600包括第一透镜610、第二透镜620、第三透镜630、第四透镜640和分色镜650，第四透镜640、第一透镜610、第三透镜630和第二透镜620在第一管腔410中依次排布且同轴设置，且第四透镜640与oct导管光纤500的远端连接，第二透镜620靠近第一管腔410的远端设置。应当理解，oct导管光纤500与第四透镜640可以采用粘接固定。第四透镜640用于使从oct导管光纤500射出的光束扩束，第一透镜610用于使从第四透镜640射出的光束聚焦，并且使聚焦点与血管壁对应，从而提高扫描效果。分色镜650设于第一透镜610的远端端面，分色镜650能够透过第二光束201且反射第一光束101。第一光束101传播至第一透镜610后，在分色镜650的作用下反射并从导管主体400的侧壁射出，且第一光束101能够在第一透镜610的作用下聚焦，使射出的第一光束101的焦点基本落在血管壁上。第二光束201能直接穿过分色镜650，并在依次穿过第三透镜630和第二透镜620后从第一管腔410的远端射出。

进一步的，第一透镜610具有第一入射面611和第一出射面612，第一入射面611与第四透明的远端端面贴合，第一入射面611与第一管腔410的轴线垂直。第一出射面612设置为斜面，第一出射面612与第一管腔410的轴线倾斜设置。且第一出射面612与第一管腔410的轴线的夹角为35°-55°，例如第一出射面612与第一管腔410的轴线的夹角为35°、40°或55°。应当理解，分色镜650设于第一出射面612上，分色镜650与第一出射面612贴合，分色镜650与第一管腔410的轴线倾斜，分色镜650与第一管腔410的轴线的夹角与第一出射面612与第一管腔410的轴线的夹角相等。

此外，分色镜650可以设置为多层电介质膜，分色镜650的厚度和层数按需设置，能够满足第一光束101的反射和第二光束201的透射即可。此外，分色镜650反射第一光束101的反射率可以设置为95％以上；分色镜650透过第二光束201的透光率可以设置为95％以上。

需要说明的是，第一透镜610在oct导管光纤500的轴线上的节距设置为0.2-0.3。

可选的，第二透镜620设置具有第二入射面621和第二出射面622，第二入射面621为斜面，第二入射面621靠近第一透镜610设置，第二入射面621相对于第一管腔410的轴线倾斜设置，第二入射面621与第一管腔410的轴线的夹角为锐角或钝角，且第二入射面621与第一入射面611倾斜设置。第二出射面622靠近第一管腔410的远端设置，第二出射面622垂直于第一管腔410的轴线。应当理解，第二入射面621的角度按需设置，使第二光束201的出射方向与oct导管光纤500的轴线具有夹角或偏心设置即可。显然，通过调节第二透镜620的结构，可以使第二光束201的出射方向与oct导管光纤500的轴线具有夹角以及偏心设置。当第二光束201与oct导管光纤500的轴线具有夹角时，转动oct导管光纤500，第二光束201能沿着一个圆柱面或者圆锥面进行前向扫描。

应当理解，第二入射面621与第一管腔410的轴线的夹角可以为10°-20°。此外，第二光束201的出射角可以调控在10°-25°。

可选的，第三透镜630设于第一透镜610和第二透镜620之间，第三透镜630的入射面为斜面并且与第一出射面612平行，第三透镜630和第一透镜610将分色镜650夹持在中间。第三透镜630的出射面与第一管腔410的轴线垂直。

可选的，第二透镜620和第三透镜630通过连接套筒660连接，具体的，第二透镜620的近端插接在连接套筒660中，第三透镜630的远端插接在连接套筒660中，并且，第二透镜620的入射面、第三透镜630的出射面以及连接套筒660的筒壁共同限定出空气腔670，空气腔670能够使第二光束201传播时产生一定角度的折射，从而增大第二光束201的出射角，使得第二光束201扫描的图像面积更大。

应当理解，第二透镜620和第三透镜630均可以通过胶水粘接在连接套筒660内。

此外，oct导管光纤500、第四透镜640、第一透镜610、第三透镜630和第四透镜640依次连接，oct导管光纤500插接在弹簧管900中，弹簧管900插接在第一管腔410中，弹簧管900、oct导管光纤500和第一管腔410同轴设置。弹簧管900通过驱动机构驱动，从而使oct导管光纤500、第四透镜640、第一透镜610、第三透镜630、第四透镜640和连接套筒660一起转动，在转动过程中，第二光束201能够以圆柱面或圆锥面进行前向扫描，第一光束101将扫描一个垂直于第一管腔410的轴线的横截面，以实现侧向扫描。

应当理解，oct导管光纤500设置为单模光纤。

本实施例提供的多方向oct图像采集导管，作业时，利用第一光学模块100和第二光学模块200发射设定波长的第一光束101和第二光束201，第一光束101通过第一采样臂102传输至波分复用器300，第二光束201通过第二采样臂202传输至波分复用器300。波分复用器300把两个波段的光束合二为一传输到第三采样臂301上，并通过转接头800传播到导管主体400中的oct导管光纤500上。携带了前向图像信息的第二光束201的反射光和携带了侧向图像信息的第一光束101的反射光通过oct导管光纤500返回至转接头800，经波分复用器300后分别返回至前向第一光学模块100和第二光学模块200。他们在各自的光学模块中与各自的参考光干涉，把携带图像信息的干涉信号分别沿前向第一图像通道701和第二图像通道702传输到主控模块700，从而生成前向和侧向的oct图像。

本实施例提供的多方向oct图像采集导管，在单一光纤上同时完成了oct的前向和侧向扫描，在不额外增加信号通道和不增加导管截面积的情况下，获得了更多图像信息。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。