[发明专利]激光共聚焦显微内窥镜

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械制造技术领域，特别涉及一种激光共聚焦显微内窥镜。

背景技术

医用内窥镜是体内病变探察诊断和微创手术的必备医疗设备，其广泛应用于临床医学的 各个领域。内窥镜在宏观尺度上观察体内组织，识别可疑区域，必要时钳取可疑组织到体外 进行组织病理学诊断，但这是一个带有创伤的过程，常伴随出血、感染、早期漏诊等现象， 具有一定的风险性。而激光共聚焦显微内窥镜则无需取样活检即可实现体内器官的实时高分 辨率组织病理学诊断，并可使用荧光对比剂，特异性强，其是早期病变无创诊断的重要器具， 尤其对于常规内窥镜难以发现的癌变早期诊断具有重大意义。

目前的激光共聚焦显微内窥镜采用光纤束或单根光纤将激光和荧光信号分别导入体内和 导出体外，光纤束允许将共聚焦扫描机构放置在体外，内窥镜探头可以细小，但图像清晰度 受到光纤束本身栅格排列的严重影响，共聚焦图像的分辨力较低，而且由于相邻芯径的光线 串扰，图像的对比度难以提高；单根光纤则要求共聚焦扫描机构必须放置在体内，虽然采用 现有MEMS技术可以缩小扫描机构尺寸，但目前的技术下还无法兼顾小尺寸和大扫描范围； 光纤束和单根光纤均无法校正内窥镜系统的像差。因此，此类显微内窥镜的光学设计，特别 是微型显微物镜设计结构复杂。

发明内容

本发明提供了一种高分辨力的激光共聚焦显微内窥镜，本发明最大的优点是采用望远式 棒状镜系统实现光束的耦合，不仅可以将高性能共聚焦扫描机制放置在体外，实现较小尺寸 的内窥镜探头，而且克服了传像光纤束固有的缺点，可以获得高清晰度的共聚焦扫描图像。

本发明所采取的技术方案如下：激光共聚焦显微内窥镜，包括显微内窥镜探头、共聚焦 扫描模块、电源与照明模块、电缆和导光束，显微内窥镜探头包括望远式传像系统、显微物 镜，共聚焦扫描模块包括激光扩束镜、光电探测器、共焦光阑、荧光会聚镜、荧光滤色片、 二色镜、二维共聚焦扫描器、扫描物镜，电源与照明模块包括信号处理单元、图像工作站、 电源、激光驱动器、激光器；显微内窥镜探头固定于共聚焦扫描模块；电源为激光驱动器和 图像工作站供电，激光驱动器驱动激光器发出激光，经导光束传输至激光扩束镜，经扩束后 的激光束由二色镜反射至二维共聚焦扫描器，二维共聚焦扫描器根据不同的控制信号将激光 束以不同的角度反射至扫描物镜，透过扫描物镜的激光束由望远式传像系统传输至显微物镜， 经显微物镜聚焦至体内组织的表面或内部，体内组织标记有荧光物质，在激光的激发下发射 荧光信号，荧光信号被显微物镜收集，再由望远式传像系统输出，透过扫描物镜，经二维共 聚焦扫描器反射，透过二色镜，经荧光滤色片滤波后，再由荧光会聚镜聚焦在开有小孔的共 焦光阑处，体内组织仅在激光焦点处的荧光能穿过小孔到达光电探测器上，光电探测器将荧 光信号转换为电信号，由电缆传输至信号处理单元，经信号处理单元处理后，再输入图像工 作站进行图像重建、处理和分析。

所述的激光共聚焦显微内窥镜，望远式传像系统为一倍物像放大率的棒状镜系统。

所述的激光共聚焦显微内窥镜，二维共聚焦扫描器放置于体外，且为正交方向配置的两 个一维扫描振镜；光电探测器为单像元探测器。

所述的激光共聚焦显微内窥镜，光电探测器采用雪崩光敏二极管、光电倍增管或光敏二 极管。

所述的激光共聚焦显微内窥镜，二维共聚焦扫描器为空间光调制器，光电探测器为二维 多像元阵列器件，此时空间光调制器实现共焦光阑的功能，即可省略共焦光阑。

所述的激光共聚焦显微内窥镜，空间光调制器采用数字微镜阵列，二维多像元阵列器件 采用CCD或CMOS图像传感器。

所述的激光共聚焦显微内窥镜，当体内组织标记有荧光物质时，二色镜为干涉滤色片， 对激光波长反射，对荧光波长透射，当体内组织没有标记荧光物质时，二色镜为偏振滤色片， 对某一偏振态的光束反射，对其正交的偏振态光束透射。

本发明激光共聚焦显微内窥镜采用望远式传像系统代替光纤束或单根光纤，将激光耦合 进体内组织，并将荧光信号耦合至体外探测器，实现高清晰度成像，图像分辨率接近衍射极 限，相邻像素无信号串扰，图像对比度高，而且共聚焦扫描机构设置在体外，在获得高性能 共聚焦扫描的同时，不增大内窥镜探头的尺寸，与目前的硬性内窥镜相兼容。同时，采用望 远式传像系统，可以在整个内窥镜探头长度内进行像差校正，显微物镜的残留像差可由传像 系统补偿，两者结合起来可获得更佳的成像质量。