[发明专利]一种机械传动旋转的光学相干断层成像微型探头

说明书

一种机械传动旋转的光学相干断层成像微型探头，包括超薄管壁玻璃石英套管、热缩保护管、反射镜、旋转扭矩导向弹簧管、微型光纤准直器；所述超薄管壁玻璃石英套管与旋转扭矩导向弹簧管固定对接；所述反射镜套入超薄管壁玻璃石英套管内固定连接；所述微型光纤准直器穿过旋转扭矩导向弹簧管与反射镜相配合。本发明通过旋转扭矩导向弹簧管带动头端反射镜旋转成像取代目前光纤探头本身旋转的成像方式，更好地提高了探头旋转时光纤的韧性及使用强度，该探头在旋转时使用机械旋转机构即可，光源可固定连接于光纤尾端，取代传统的光学旋转连接器，降低使用成本，因不需使用光学旋转连接器，旋转成像速率不会受到连接器的影响，可提高图像帧数。

技术领域

本发明涉及OCT领域，尤其是一种机械传动旋转的光学相干断层成像微型探头。

背景技术

光学相干层析(Optical Coherence Tomography，OCT)是一种无损伤、非侵入、高分辨率生物医学成像技术。OCT 成像的基本原理类似于超声成像，探测反射或散射回来的信号获得物体的断层图像，不同的是OCT 技术利用的是光波而不是声波信号。OCT 技术核心是迈克尔逊低相干干涉仪，它利用参考光和样品的信号光脉冲序列间的干涉现象，来探测不同深度层(z方向)的样品结构，在心血管领域，OCT探头可直接介入冠状动脉，使用能量束在血管内进行360度周向扫描，获得血管横断面图像。高分辨率使光相干层析成像能更好地分清脂质核心和内膜面，从而能测量纤维帽的厚度，观察脂质核心的大小，斑块表层的糜烂和血小板、巨噬细胞聚集或纤维蛋白沉积，斑块帽裂隙等。OCT 技术的纵向分辨率与横向分辨率相互独立，可以达到十几微米，相比目前临床成像的手段其分辨率要高出一个数量级。

针对心血管成像的特点，需要特别的内窥探头以解决以下几个关键问题 ：

1、探头易折断的问题，由于探头应用需旋转成像，因此对探头及尾纤在高速旋转弯曲下的韧性要求很高，探头在使用中出现折断情况，会影响成像，进而增加手术时间影响病情判定，并且对专业使用人员操作要求相对提高；

2、探头微型化问题，由于心血管OCT探头要进入到人体的冠状动脉血管，是人体中较狭窄的部位，要求探头尺寸小于250um甚至更小；

3、消除干涉环的难题，由于内窥OCT探头由光纤和自聚焦透镜和棱镜组成，一般的光学系统回损为60dB左右，但是由于OCT系统的信噪比可以达到100dB以上，因此在光路上的各个端面产生的反射光还是会产生相互干涉的现象，造成干涉环的出现，而干涉环严重的影响到了图像的质量，必须彻底消除。

现有技术的缺陷和不足：

1、中国专利 CN100407980C号，公开了一种扫描微型光学探针，整个光学探针由单模光纤、自聚焦光纤、角度无芯光纤制成，该结构通过不同结构设计改善了光斑的汇聚性，提高了成像质量与效果，但该结构较为复杂，对工艺精度要求较高，制作难度较大，因存在多个熔接面导致探针工作中易折断，并且多个熔接面形成反射造成成像干涉环，影响成像；

2、中国专利CN203263365U号，公开了一种消除干涉环的超微型光学相干断层成像探头，通过拉大梯度折射率透镜光纤与传输光纤熔接点距离的方式，来解决产生熔接面造成的干涉环，但是因探头是在高速旋转弯折中使用，熔接点距离变长，易造成探头工作中在熔接点处出现断裂现象，此外因为探头出光通过250μm~500μm厚度的玻璃，所以光从光纤出射后会经过光纤、空气、玻璃、空气不同折射率介质，每个介质面形成的反射会影响成像质量及出光效率，并且微型玻璃套管单面加工成平面，对加工工艺及人员作业要求较高；

3、中国专利CN105286800A号，公开了一种机械旋转式血管内OCT成像探头，通过内部反射镜后添加微型电磁马达来实现探头的360度旋转，提高了探头的韧性及成像的稳定，改善了探头易折断的问题，但目前微型电磁马达体积仍较大，探头制作直径在1.5~2mm之间，无法应用在类似人体的冠状动脉血管一类狭小空间中，并且微型电磁马达成本较高，在血管内工作时有电流作用，存在安全隐患。

发明内容