[发明专利]用于相关联的对象的扫描显微镜检查的光学显微镜检查探头

说明书

技术领域

本发明涉及用于相关联的对象的扫描显微镜检查成像的光学显微镜检查探头，所述探头尤其适于患者的医学检查。本发明还涉及一种包括光学显微镜检查探头的对应光学显微镜检查系统。本发明还涉及用于执行扫描显微镜检查成像的对应方法。

背景技术

对体内活组织的显微镜成像可以实现实时的疾病诊断，其对于很多医学应用可能是有重要意义的。人们已经研究出了各种方案来开发与最低侵入性过程兼容的微型显微镜。这些方案当中的大部分都涉及发射和接收光的单光纤或光纤束。重要的设计标准是空间分辨率、视场(FOV)以及能够实现的对比度。

基于相干光纤束的设计具有很多优点，包括高度微型化的潜力和机械灵活性，但是其在分辨率方面受到光纤直径和间隔的限制。对于一些设计而言，来自光纤远端的照明光的菲涅耳反射可能对动态范围施加限制；光纤自发荧光也可能带来混杂效应。

单光纤解决方案需要使处于探头远端的光纤顶端移动的致动方法。已经研究了采用压电马达、微机电系统(MEMS)和音叉的方法。在这些方案的大部分当中，不对处于光纤远端前面的物镜系统致动，其导致了可获得的数值孔径(NA)和扫描机的FOV的局限。

最近B.H.W.Hendriks等在“High-resolution resonant and nonresonant fiber-scanning confocal microscope”,J.Biomed.Optics16(2011年),026007中提出了一种新颖的用于采集生物组织的共焦图像的手持式显微镜检查探头。

这一显微镜检查探头通过借助微型电磁致动器扫描光纤－透镜组合而生成图像，所述微型电磁致动器允许其在共振和非共振扫描模式下工作。在共振扫描模式下，能够获得具有190μm的直径和127Hz的角频率的圆形视场。在非共振扫描模式下，能够获得具有69μm的宽度的最大视场。测得的横向和轴向分辨率分别为0.60和7.4μm。在共振模式下采集的生物学组织的图像表现出了其在实时组织区分方面的潜力。只有3mm的外径的显微镜检查探头可以跨越很宽范围的最低侵入性程序中被采用来察看活体内的细胞微观结构。

但是，物镜必须具有小尺寸的事实与高NA相结合导致了小的自由工作距离(FWD)，即，面向对象的最后透镜表面到对象处的焦点的距离。这一工作距离一般显著小于针的直径。所导致的该显微镜检查探头扫描光纤系统的缺陷在于，由于小的自由工作距离的原因，其只能检查处于前方的组织，而不能有效地检查其他方向内的组织；因而视场固有地受到限制。

本发明的发明人认识到用于对相关联的对象进行扫描显微镜检查成像的改进光学显微镜检查探头将是有益的，并因此构思出本发明。

发明内容

在用于扫描显微镜检查成像的光学显微镜检查探头的可获得的视场(FOV)方面取得改进将是有利的。一般而言，本发明优选以单独的方式或者任意组合的方式来缓解、减轻或者消除上文提及的缺陷中的一个或多个。具体而言，可以将本发明的目的视为提供解决现有技术的上述问题或者其他问题的方法。

为了解决这些问题当中的一个或多个，本发明的第一方面提出了一种用于相关联的对象(O)的扫描显微镜检查成像的光学显微镜检查探头，所述探头包括：

-具有光学窗口的外壳，所述光学窗口被定位于所述外壳的远端的侧面位置，

-具有物镜的光波导，所述物镜刚性地耦合至该光波导的末端部分，所述光波导以能够移位的方式安装于所述外壳的横向，使得能够实现所述光学窗口外的感兴趣区域(ROI)中的光学扫描，以及

-在所述探头的远端相对于所述外壳刚性地安装的中继透镜单元，所述中继透镜单元包括第一透镜、第二透镜和反射镜，其中，所述中继透镜单元相对于所述物镜被光学布置为允许通过所述外壳的光学窗口进行扫描显微镜检查。

本发明尤其但不是单独地有利于获得探头的可用视场方面的改进，因为能够移位的物镜与中继透镜单元之间的协作可以至少部分地补偿物镜的相对有限的自由工作距离。本发明缓和了这一缺陷，并且能够实现到目前为止不能通过采用光学显微镜检查探头的扫描显微镜检查成像来访问的位置和/或方向内的成像。例如，为了确定血管中的易损斑块，应当对血管壁成像，其需要(例如)如由本发明的教导所能够实现地侧向察看显微镜光纤扫描成像。因而，相对于可供用于显微镜检查探头周围的扫描显微镜检查成像的感兴趣区域(ROI)而言，本发明可以实现更大的灵活性。

因此，相信本发明可以促成先前不可能的尤为有利的显微镜成像可能性，继而可以向医学从业者提供能够实现诊断和治疗改进的信息。