集成光学相干层析与血流储备分数检测的单光纤内窥系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光学相干层析成像技术、血流储备分数检测技术领域，具体涉及一种集成光学相干层析成像与血流储备分数检测技术的单光纤内窥系统。
【背景技术】
[0002]用于诊断人体组织病变的光学内窥活检方法已经成为现代光学技术应用的一大方向。传统的光学内窥镜只能观察内部组织表面，超声内窥技术可以对器官断层的组织形态进行观察，但由于其分辨率较低，往往难以达到准确诊断所需的分辨率水平。
[0003]光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)是近年发展起来的层析成像技术，能实现对非透明高散射介质内部的组织结构与生理功能进行非接触、无损伤、高分辨率成像。光学相干层析成像技术与内窥技术的结合，使得内窥探头可以对器官断层的组织形态进行高分辨率观察。
[0004]血流储备分数(Fract1nal Flow Reserve,简称FFR)是1993年由荷兰科学家提出的一个推算血流的指标，被定义为在病变的远侧获取的狭窄主动脉中的最大血液流量与正常最大流量之比，即远侧压力与近侧压力的比。这个比值决定了狭窄病变的生理学意义和其对患者的影响。通过测试FFR，医生可以更加准确地识别和血流动力学相关的狭窄病变，从而降低过度治疗、死亡、心肌梗死和重复血运重建的发生率。
[0005]常规的OCT内窥技术可以提供血管的形态学信息，而FFR检测可以提供血管的功能性信息。因此，OCT和FFR检测技术的整合可以实现对感兴趣的区域解剖学和功能学的同时评估。最新的圣犹达(St.Jude Medical) ILUMIEN系统，需要使用单独的OCT内窥镜和FFR压力丝，通过分别的两次插入血管内并进行测试。这样的测量需要后期处理，整合功能和结构信息。两次插入增加了患者的痛苦，两只探头的成本也较高，且不能保证检测区域的一致性。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种集成光学相干层析(OCT)与血流储备分数(FFR)检测的单光纤内窥系统。本发明利用OCT检测与FFR检测的工作波段不同，在内窥探头中使用微型二向色镜分离OCT检测光路和FFR检测光路，实现OCT检测与FFR检测在单光纤内窥系统的整合；在探测上，使用光纤波分复用器分离OCT干涉信号和FFR压力信号，通过计算机处理后实时显示血管结构图像和FFR信息，从而满足临床医生对观察血管内各种组织特征和功能性分析的要求。
[0007]本发明所采用的技术方案是:
包括扫频光源、FFR光纤压力传感器光源、两个光纤耦合器、两个光纤波分复用器、两个光环形器、内窥探头单元、参考臂单元、FFR光纤压力传感器信号光探测器、平衡探测器、计算机。
[0008]扫频光源发出的光经光纤传输到第一光纤耦合器后分成两路，一路在第一光纤波分复用器和FFR光纤压力传感器光源发出的光汇合，通过第一光环形器进入样品臂内窥探头单元；另一路由第二光环形器进入参考臂单元。
[0009]从样品臂内窥探头单元返回的光由第一光环形器进入第二光纤波分复用器，第二光纤波分复用器对光进行筛选，其中一路输出内窥探头单元的FFR光纤压力传感器信号光并被FFR光纤压力传感器信号光探测器探测；另一路输出内窥探头单元的OCT信号光，并与由参考臂单元返回的OCT信号光在第二光纤耦合器干涉，干涉信号被平衡探测器探测。FFR光纤压力传感器信号光探测器和平衡探测器分别把FFR光纤压力传感器信号光和OCT干涉信号光转化为电信号并传输到计算机中进行处理。
[0010]所述的内窥探头单元包括内窥探头光纤、传动套管、内窥探头保护套、无芯光纤、格林透镜、微型二向色镜、透明照明窗口、FFR压力感应悬臂、微型反射镜、不透射线引导端。进入内窥探头单元的光经内窥探头光纤传输到无芯光纤并经格林透镜聚焦后，传输到微型二向色镜，微型二向色镜反射OCT光源输出的光，经由透明照明窗口照射到血管内壁；微型二向色镜透过FFR光纤压力传感器光源发出的光，照射到附在FFR压力感应悬臂上的微型反射镜，在不同管壁压力下FFR压力感应悬臂位置不同导致微型反射镜位置不同，返回的光强不同。OCT样品信号光和FFR光纤压力传感器信号光由原路返回至第一光环形器。
[0011]所述的参考臂单元包括参考臂光纤、光纤准直镜、色散补偿器、聚焦透镜、反射镜。进入参考臂单元的光经参考臂光纤传输到光纤准直镜，通过色散补偿器后被聚焦透镜照射到平面反射镜，从平面反射镜反射回来的光经由原路返回至第二光环形器。
[0012]与【背景技术】相比，本发明具有如下优点:
1、本发明设计的光纤内窥探头只采用一根光纤实现了 OCT与FFR检测的整合，可以对小直径的腔道组织进行光学活检，如心血管、脑血管等。OCT和FFR检测的组合可以帮助医生实时选定最优化的治疗方案。
[0013]2、整合后的单光纤探头结构提高了系统的稳定性和可靠性，降低成本。
[0014]3,OCT和FFR检测的整合，不需要对患者分别进行OCT和FFR两次检测，减少了患者的痛苦，保证了检测区域的一致性，提高了检测的准确度和成功率。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的系统结构原理示意图；
图2为本发明中内窥探头单元结构示意图；
图3为本发明中参考臂单元的光路示意图。
[0016]图中:1.扫频光源；2.FFR光纤压力传感器光源；3.第一光纤耦合器；4.第一光纤波分复用器；5.第一光环形器；6.第二光环形器；7.内窥探头单元；8.参考臂单元；9.第二光纤波分复用器；10.FFR光纤压力传感器信号光探测器；11.第二光纤耦合器；12.平衡探测器；13.计算机；14.内窥探头光纤；15传动套管；16.内窥探头保护套；17.无芯光纤；18.格林透镜；19.微型二向色镜；20.透明照明窗口 ；21.血管内壁；22.FFR压力感应悬臂；23.微型反射镜；24.不透射线引导端；25.参考臂光纤；26.光纤准直镜；27.色散补偿器；28.聚焦透镜；29.反射镜。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明:
如图1所示，一种集成光学相干层析与血流储备分数检测的单光纤内窥系统，包括扫频光源1、FFR光纤压力传感器光源2、第一光纤親合器3、第一光纤波分复用器4、第一光环形器5、第二光环形器6、内窥探头单元7、参考臂单元8、第二光纤波分复用器9、FFR光纤压力传感器信号光探测器10、第二光纤耦合器11、平衡探测器12、计算机13。
[0018]扫频光源I与第一光纤親合器3的输入端通过光纤连接，第一光纤親合器3的一个输出端以及FFR光纤压力传感器光源2均通过光纤与第一光纤波分复用器4的输入端连接，第一光纤波分复用器4的输出端与第一光环形器5的输入端a通过光纤连接，第一光环形器5的输入输出端b连接内窥探头单元7，第一光纤親合器3的另一个输出端与第二光环形器6的输入端d通过光纤连接，第二光环形器6的输入输出端e连接参考臂单元8。
[0019]扫频光源I发出的光经光纤传输到第一光纤耦合器3后分成两路，一路在第一光纤波分复用器4和FFR光纤压力传感器光源2发出的光汇合，通过第一光环形器5进入样品臂内窥探头单元7 ;另一路由第二光环形器6进入参考臂单元8。
[0020]第一光环形器5的输出端c与第二光纤波分复用器9的输入端通过光纤连接，第二光纤波分复用器9的一个输出端与FFR光纤压力传感器信号光探测器10通过光纤连接；第二光纤波分复用器9的另一个输出端以及第二光环形器6的输出端f与第二光纤耦合器11的输入端连接，第二光纤耦合器11的输出端与平衡探测器12连接；FFR光纤压力传感器信号光探测器10和平衡探测器12均与计算机13连接。
[0021 ] 从样品臂内窥探头单元7返回的光由第一光环形器5进入第二光纤波分复用器9，第二光纤波分复用器9对光进行筛选，其中一路输出内窥探头单元7的FFR光纤压力传感器信号光并被FFR光纤压力传感器信号光探测器10探测；另一路输出内窥探头单元7的OCT信号光，并与由参考臂单元8返回的OCT信号光在第二光纤耦合器11干涉，干涉信号被平衡探测器12探测。FFR光纤压力传感器信号光探测器10和平衡探测器11分别把FFR光纤压力传感器信号光和OCT干涉信号光转化为电信号并传输到计算机13中进行处理。
[0022]如图2