[发明专利]干涉设备、方法和探头

说明书

技术领域

本发明涉及干涉设备和方法，具体地说，涉及光学相干层析成像设备和方法以及用于其中的探头。我们将描述供称为光学相干层析成像(OCT)的成像技术使用的光学探头和关联的方法。

在优选配置中，光学探头可以用于刚性的内窥镜(或管道镜)可以到达的任何位置。潜在的应用包括医疗检查，诸如阴道镜(子宫颈癌筛选)和腹腔镜(例如，在腹腔内膜异位中)。在另一个优选配置中，光学探头可以用于更多的不需要内窥镜就可以到达的位置。潜在的应用包括皮肤病学(例如，在皮肤癌诊断中)。

背景技术

一般利用内窥镜来进行内科医疗检查，其中视觉或电荷耦合器件(CCD)摄像机把从探头筒(shaft)的远端中继的景色成像。在柔性内窥镜中，可以利用包含成千上万单根光纤的相干光纤束来中继图像；在刚性探头或管道镜中，可以通过透镜或杆系统中继所述图像。这有效地给出相关的医学目标的表面视图，但是为了看见所述表面下面的结构的变化，最好能够获得来自大块组织内的横截面图像。这是光学相干层析成像技术(OCT)能够提供的能力。已经描述了OCT的变型，这些OCT变型能够提取附加的信息，诸如血流速度(多普勒效应)，或肌肉纤维的定向(极化)。

OCT可以使用在光谱的可见部分，用于视网膜检查，但是为了在具有更强烈散射的其它组织中获得合理的穿透深度，必须移到红外线波长。

OCT基于干涉量度学的使用，其中，干涉仪测量臂中的光传送到待查对象，而一部分光散射回到干涉仪。参考臂中的光传送到位于已知距离处的反射镜，并且参考光束被向后反射。散射的测量光束和反射的参考光束被组合在一起，检测这两个光束之间的干涉并且将其用来提供关于所述被查对象的数据。

因而，光学相干层析成像技术利用干涉量度学和光的相干特性来获得散射介质中有深度分辨力的图像，提供单独采用共焦点显微镜不能得到的穿透和分辨率。已经获得深度为2-3毫米的视网膜和上皮组织的临床上有用的横截面图像。

有3个主要类型的OCT，可以把它们分类如下：

时域OCT；这种类型的OCT利用低相干源并且通过改变干涉仪的参考路径长度来进行轴向(深度方向)扫描。

光谱域OCT；这种类型的OCT使用宽光谱(亦即，低相干)源、静止干涉仪和光谱仪。通过光谱仪检查干涉图的光谱，并且以干涉仪输出端上光的光谱的傅里叶变换的形式获得轴向响应。

频域OCT；这种类型的OCT使用扫频窄光谱源和静止干涉仪。以干涉仪输出端上光的时变强度的傅里叶变换的形式获得轴向响应。

我们将使用措词″傅里叶域″来覆盖光谱域和频域两者。

时域OCT(原始的，也是目前最流行的类型)在采集速度上受需要机械深度扫描的限制，并且具有比较差的信噪比性能。

傅里叶域OCT(光谱域或频域)能够在不牺牲灵敏度的情况下更迅速地捕获高分辨率图像。每一次轴向扫描(超声波扫描术语中″A扫描″)用的时间在医疗体内应用中是关键性的，这是因为需要病人静止不动一段时间，这段时间是把连续的A扫描组合成横截面图像(″B扫描″)所花的时间。

但是，时域OCT具有一个有重要的优点：它容易把动态焦点调整同步地与机械时延扫描相结合，在正探测的深度上给出最佳光点尺寸。相反，傅里叶域OCT同时从整个深度采集信息，因此，不可能为最佳横向分辨率而动态地调整焦点。

在提供OCT探头的可行的配置时有3个主要的困难，其中要解决光学要求和医疗要求的冲突。

首先，在获得适当地处在所述(扫描)图像的深度上的焦点处的图像方面存在困难。

其次，为了提供B扫描图像，必须横过所述表面横向扫描。存在用于内窥镜的设计，所述设计包括探头筒尖端中微小的扫描装置，例如利用电磁线圈来移动光纤的末端。这种方法具有以下缺点：把活动部件置于病人体内并且加电驱动它们，这可能增加对所述设备进行消毒的困难。

第三，最好能够同时提供正常的、全视野的内窥镜观察通道。

在整个说明书中，我们会涉及″光学″、″光″等等术语。但是，应当理解，这样的术语酌情涉及红外波长辐射、可见光波长辐射或紫外波长辐射。

发明内容

为了处理第一个问题，按照第一方面，本发明提供光学干涉设备和方法，最好是(但不限于)光学相干层析成像设备和方法，其中同时记录待检查物质内多个不同焦深的干涉图。

因而，每一个干涉图提供A扫描图像，所述A扫描图像仅仅在有限深度范围(焦深，亦称为瑞利(Rayleigh)范围)内是锐聚焦的，但是，可以通过把多个不同焦深的这些图像组合在一起，来构成具有增大的景深的单一A扫描图像。