[发明专利]一种血管内光学相干断层成像-光声-超声多模成像装置与方法

摘要

本发明属于血管内窥成像领域，公开了一种血管内光学相干断层成像‑光声‑超声多模成像装置与方法。该装置包括，包括计算机、OCT激发与采集系统、光声信号激发与采集系统、超声信号激发与采集系统、以及一体化探头。所述OCT激发与采集系统包括：PFGA板、超发光二极管、隔离器、第一光纤耦合、参考臂、线阵CCD、以及第一采集卡；所述光声信号激发与采集系统包括：脉冲激光器、光阑、第二光纤耦合器、以及双包层光纤，所述超声信号激发与采集系统包括：脉冲超声发射/接收器、信号放大器、信号滤波器、以及第二采集卡；本发明将OCT、光声和超声三模态血管内窥成像系统整合了三种成像模式及其各自的优点，可获得血管的多参量生理功能信息和多尺度的结构信息。

主权项

1.一种血管内的光学相干断层成像‑光声‑超声多模态成像的装置，其特征在于，包括计算机、OCT激发与采集系统、光声信号激发与采集系统、超声信号激发与采集系统、以及一体化探头，血管内的光学相干断层成像OCT激发光和光声激发光使用不同光源，并通过双包层光纤进行激光传输和采集；其中，所述OCT激发与采集系统包括：FPGA板、超发光二极管、隔离器、第一光纤耦合器、参考臂、线阵CCD、以及第一采集卡；所述FPGA板产生信号激发超发光二极管产生OCT激发光，经过隔离器之后通过第一光纤耦合器一部分进入双包层光纤纤芯用于OCT信号的激发，一部分作为参考臂激光信号，进入双包层光纤纤芯的激光通过一体化探头进行信号激发并采集OCT信号再沿双包层光纤纤芯返回，经过参考臂之后被线阵CCD采集并转化为电信号，然后通过第一采集卡送计算机采集，最后重建得到血管内OCT图像；所述光声信号激发与采集系统包括：脉冲激光器、光阑、第二光纤耦合器、以及双包层光纤，所述脉冲激光器被激发产生脉冲激光之后经过光阑之后通过第二光纤耦合器进入双包层光纤的包层，再通过一体化探头激发并由一体化探头集成的超声换能器采集光声信号，然后由超声换能器转化成电信号由连接换能器的同轴电缆经过光电滑环之后由超声接收器接收，并经过信号放大和滤波之后由第二采集卡采集，然后将信号送计算机处理重建光声图像；所述超声信号激发与采集系统包括：脉冲超声发射/接收器、信号放大器、信号滤波器、以及第二采集卡，所述脉冲超声发射/接收器收到触发信号之后发射超声脉冲，经过同轴电缆传输到一体化的探头的超声换能器，使超声换能器产生超声波，对血管进行检测并接收反射回来的超声波，超声换能器将反射超声信号转化为电信号再经过同轴电缆、光电滑环、超声发射接收器，经过信号放大器，再经过信号滤波器由第二采集卡传输到计算机，经过图像重建得到血管超声图像，所述双包层光纤末端经grin透镜和镀膜反射镜之后聚焦之后侧向110°出光，对血管壁进行OCT及光声信号激发，所述的双包层光纤、grin透镜和镀膜反射镜、及高频超声换能器一同放在外径为1.0mm内径为0.5mm的圆形钛管中；所述双包层光纤、超声换能器信号线均穿过医用导丝，医用导丝一端与光电滑环机械连接，另一端与圆形钛管机械连接，旋转电机通过光电滑环带动固定的导丝的旋转，从而带动在圆形钛管及圆形钛管中的OCT‑光声‑超声三种模式旋转激发采集信号；数据采集的具体步骤为：产生的OCT信号由上述双包层光纤的纤芯经光电滑环之后传回，并由线阵CCD采集，采集到OCT信号由第一采集卡送入计算机；返回的超声信号由超声换能器接收，并将超声波信号转化为电信号，由与超声换能器相连的同轴电缆线经过光电滑环之后被超声发射/接收器接收，然后经过信号放大器和信号滤波器之后由第二采集卡送入计算机；光声信号由超声换能器接收，并将光声波信号转化为电信号，由与超声换能器相连的同轴电缆线经过光电滑环之后被超声发射/接收器接收，然后经过信号放大器和信号滤波器之后由第二采集卡送入计算机；当完成血管某一位置的OCT‑光声‑超声信号数据采集后，操纵计算机使旋转步进电机工作，旋转步进电机驱动转动组件，转动组件驱动光电滑环的转子转动，光电滑环转子的转动带动一体化探头转动，从而对血管下一个位置进行数据采集，直至一体化探头完成360°旋转，从而完成血管某一截面的数据采集；完成血管某一截面的数据采集后，操纵计算机使平移步进电机工作，平移步进电机驱动平移平台，平移平台驱动一体化探头平移，从而对血管下一截面进行数据采集。