[发明专利]具有阵列式环形扫描内窥探头的光学相干层析成像系统

说明书

本发明提出的一种具有阵列式环形扫描内窥探头的光学相干层析成像系统，属于内窥型光学相干层析成像系统技术领域。包括一壳体，位于壳体内的2×2型光耦合器、两个3端口光环形器、光电平衡探测器，位于壳体外的激光源、扫频光源、数据采集模块、1×n型光开关和阵列式环形扫描内窥探头；探头包括基座和设置在其上呈环形阵列式排布的多个扫描单元；各扫描单元均包括共光轴设置的柱状透镜光纤准直器和MEMS微振镜各一个，各微振镜分别与一块柔性PCB板电连接；基座整体呈柱状，由从上至下共轴设置的第一圆柱、正棱柱、正棱台和第二圆柱结构一体成型。本发明可同时兼顾环形360°扫描和局部扫描；在扫描中，探头无需转动，成像稳定性更好。

技术领域

本发明属于内窥型光学相干层析成像系统技术领域，更具体的是涉及一种具有阵列式环形扫描内窥探头的光学相干层析成像系统。

背景技术

目前癌症的诊断方式主要基于计算机断层(Computed Tomography,CT)或核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)做出初步判断，再通过细胞病理学的病理切片做出确诊，细胞病理学也被认为是癌症确诊的金标准。但是组织病理切片或者活检取样都是抽样方式的检查，无法显示整个病变区域，其次，病理切片的检测结果的过程需要长达十几个小时的时间，无法在手术现场给出结果。所以在肠胃癌症手术过程中都是根据经验来判断癌症组织的范围，并尽可能多的切除周围组织，以保证能够将肿瘤组织切除干净。光学相干层析成像(optical coherence tomography:OCT)相比较CT、MRI成像，OCT的分辨率更高，而且无放射性。相比较细胞病理学，OCT可以实时成像，也可大区域的覆盖被检测区域。所以，OCT成像被认为是诊断癌症的有潜力的新工具。利用OCT内窥成像技术可以在术中实时的显示病变区域的成像结果，从而更好的指导手术。因此，内窥光学相干层析成像是OCT技术发展的最重要的领域，也是应用前景最广的领域。

现有的一种OCT系统，其结构如图1所示，该OCT系统包括一壳体，位于该壳体内的2×2型光耦合器56、两个均具有3个端口的光环形器57和58、光电平衡探测器54，以及位于该壳体外的可见光(如红色)激光源51、扫频光源52、数据采集模块53、反射镜55和振镜59；其中，激光源51和扫频光源52的输出端分别通过固定于壳体上的光纤法兰接口与两个光环形器57和58的第一端口连接；两个光环形器57和58的第二端口分别与2×2型光耦合器56的第一端口、第二端口连接；2×2型光耦合器56的第三端口与固定于壳体上的一准直器513光纤连接，该准直器与反射镜55共光轴设置，且该准直器与反射镜之间形成的空间光路构成参考臂；2×2型光耦合器56的第四端口与固定于壳体上的另一准直器513光纤连接，该准直器通过振镜59形成的反射光照射于样品510上，且该准直器、振镜59与样品510之间形成的空间光路共同构成样品臂；两个光环形器57和58的第三端口均与光电平衡探测器54的光输入端连接，光电平衡探测器54的电输出端与数据采集模块53连接，该数据采集模块53与外部的计算机平台511进行数据通讯。该系统是以干涉仪为核心，其中，从2×2型光耦合器56输出的光经过光纤准直器513后射向反射镜55并被反射镜55反射回来，该光路构成了参考臂；另外一条光路从另一光纤准直器513射出后经过振镜59反射向样品510，从样品反射回的光原路返回，该光路构成了样品臂；由2×2型光耦合器56、样品臂以及参考臂共同构成了干涉仪。

图1所示OCT系统的工作过程如下：激扫频光源52发出的光通过第二光环形器58，再经过2×2型光耦合器56后分成两束光，一束通向样品臂并返回，另一束通向参考臂并返回。两束返回的光在2×2型光耦合器56中进行反射干涉。干涉信号光被分开成两束分别进入两个光环形器57和58，并通过输出端口(即光环形器的第三端口)进入光电平衡探测器54的两个光输入端口。光电平衡探测器将探测的光信号转化为电信号后输入信号采集模块53，在该信号采集模块中电信号被转化成数字信号，这些信号被外部的计算机平台511记录并处理成图像。激光源51发出可见光(比如红色)，通过光路中第一光环形器57和光耦合器56到达样品，从而指示扫描样品的位置和区域。但是光电平衡探测器54对可见光不响应，所以该可见光信号不会对扫频光信号产生干扰。