[发明专利]一种大景深微米分辨率光学相干层析成像内窥探头

说明书

本发明公开了一种大景深微米分辨率光学相干层析成像内窥探头，包括依次设置的单模光纤段，多模光纤段，玻璃或空气间隔段，渐变折射率透镜和环形相位片，各部件用光学胶水粘合；所述多模光纤段用于激发高阶模态，经渐变折射率透镜会聚后将各模态的光束聚焦到光轴上的不同焦点位置，实现焦深的扩展；所述环形相位片通过延迟相位来实现一次测量中获得三个干涉信号，使其中两个的相位共轭，再通过色散补偿算法即可消除色散相位。本发明的大景深消色散的光学相干层析成像内窥探头，基于多模光纤和环形相位片的设计，可同时扩展焦深和消除色散。

技术领域

本发明涉及光学相干层析成像的技术领域，尤其是涉及一种大景深微米分辨率光学相干层析成像内窥探头。

背景技术

光学相干层析成像术(Optical coherence tomography,OCT)是一种基于迈克尔逊干涉的差分探测技术，可获取高分辨的断层图像，包括扫频OCT、偏振OCT、全场OCT等不同的形式。

OCT内窥也是其中重要的分支之一，在医学临床领域具有广泛应用的前景，如心血管、消化系统、脑部神经科和妇科腔体组织等。OCT内窥镜用于血管介入手术时，需经动脉进入人体，在X-ray血管显影图像的引导下定位冠状动脉待测位置，再注射2-3秒的生理盐水，将待测位置处的血液移除视场，同时，在该时间段内OCT内窥镜沿血管方向进行5-10cm的螺旋扫描，可实时获取冠状动脉壁微结构信息。OCT内窥镜也可监测喉内壁的上皮微结构、气道形状和大小信息，分析诊断异型增生，喉癌和阻塞性睡眠呼吸暂停等疾病。此外，在食管、肠胃、女性的腔体疾病诊断中也发挥着重要作用。

腔体组织病变的发展始于表皮以下，早期的病变引起的生物组织形态变化较小，而传统OCT系统具有10微米左右的分辨率，无法清晰的观察到精细结构。为提高横纵分辨率，理论上可通过选用超带宽的光源和大数值孔径的物镜来实现。

然而，光束的带宽越大，则其经过光学元件后产生的色散就越严重，从而使得实际成像的纵向分辨率大大降低。另一方面，物镜的数值孔径越大，则其高横向分辨率被局限的深度范围就越小，导致实际成像中其它深度区域的重建结果模糊。

有基于此，我们设计了一种大景深微米分辨率光学相干层析成像内窥探头。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种大景深微米分辨率光学相干层析成像内窥探头，补偿由于多波长光束引起的色散问题，及解决横向分辨率与焦深的矛盾问题，以同时实现先大景深和消色散的目的。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现：

一种大景深微米分辨率光学相干层析成像内窥探头，包括单模光纤段、多模光纤段、玻璃或空气间隔段、渐变折射率透镜和环形相位片；所述单模光纤段将来自激光器的准基模光束传导至多模光纤段，光束在多模光纤段中传输时，高阶模态光场可被激发，从其输出端出射的多种模式分布的光束在玻璃或空气间隔段以一定的发散角继续传输，再经渐变折射率透镜聚焦，聚焦后的光束的中心区域部分直接会聚到光轴上，而环形区域部分的光束经环形相位片后会聚到光轴上，两区域的会聚光斑沿轴分离。

通过采用上述的技术方案，聚焦多模光纤的高阶模场至不同的焦点位置，扩展成像景深；基于环形相位片对光束的相位延迟，实现一次重建获取三幅图像，使其中两幅形成共轭线性相位后，通过色散补偿算法可实现色散补偿；大景深消色散的光学相干层析成像内窥探头，在腔体组织的早期病变方面具有临床应用价值。

本发明进一步的技术方案设置为，所述单模光纤段可传导的光束波长范围为可见光至远红外。

本发明进一步的技术方案设置为，所述多模光纤段的长度在cm量级，其模场直径在几十微米量级，可传导光束的波长范围从可见光至远红外，且光束传导过程中可激发出两种以上的高阶模态。

本发明进一步的技术方案设置为，所述玻璃或空气间隔段的长度在mm量级，其外径不大于渐变折射率透镜的外径，同时，在传导光束过程中不改变光场模式。