一种内窥成像用超声/光学双模成像探头及成像方法技术

本发明专利技术提供一种内窥成像用超声/光学双模成像探头，包括：光学模块，用于传输和接收光学成像的光学信号，其由导光组件和位置固定组件构成；超声组件，用于发射和接收超声成像的超声信号；其中，上述双模成像探头还包括一反射元件，其上设有一光学反射界面和一超声反射界面，且上述光学模块、反射元件及超声组件沿着上述成像探头的轴线方向而依次放置，使得上述反射元件可以同时侧向反射光学信号和超声信号。另外，本发明专利技术还提供一种利用上述双模成像探头进行双模成像的成像方法。采用上述成像探头和成像方法，可在保证探头直径较小的前提下，能够在同一时刻对同一个管腔截面进行光学和超声双模成像，从而即使对于管腔直径较小的部位也容易进行检查诊断，有利于疾病的检查诊断。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医学成像技术，尤其涉及一种内窥成像用超声/光学双模成像探头和使用上述探头的成像方法。
技术介绍
内窥成像技术被广泛应用于消化道、心脑血管系、泌尿系统以及统呼吸道等多个领域的影像诊断和图像引导治疗，极大地促进了疾病的检查精度。常见的内窥成像技术包括超声内窥成像技术以及光学内窥成像技术。其中，超声内窥成像技术由于组织对超声的散射和衰减极小，对生物组织具有极好的穿透能力，能够实现几毫米至几厘米的超大深度成像，获得生物组织或器官的整体结构图像信息，但是超声成像技术的图像分辨率较低、无法获得组织的精细结构，针对组织早期病变的微细变化诊断能力不足；而光学成像技术，特别是光学相干断层成像(OCT)等技术，利用光学聚焦手段能够获得比超声技术高10～100倍的图像分辨率，能够获得组织的精细结构，能够清晰地发现组织的早期变化，但是通过光学聚焦的成像方法只能实现～1毫米的成像深度，无法获得病变组织的整体结构特征。因此，超声技术和光学成像技术具有明显的优势互补的特点，发展超声和光学结合的双模成像技术成为一种趋势。在上述双模内窥镜技术发展趋势下，国内外涌现了大量双模成像探头的设计及相关研究。例如，美国专利US20110098572中描述将光学探头与超声探头并排放置的双模探头方案，该方案可以实现同一时刻获得同一个截面的超声和光学图像，但是，此类双模探头的直径较大，无法针对管腔内径较小的部位进行诊断检查。美国专利US20090043191中提供解决上述问题的方案：将光学探头与超声探头沿着成像探头的轴向方向顺序排列，如此，可使得双模探头的直径比并排放置的双模探头的直径缩小一倍，方便对管腔内径较小的部位进行诊断检查。然而，上述轴向排列的双模探头中，由于光学探头与超声探头在轴向方向上存在位置偏差，使得该双模探头在同一时刻获得的超声图像与光学图像不是同一个截面，而且，由于在扫描过程中，管腔无法避免有扰动形变，导致后期针对同一位置的光学图像和超声图像形态不一致，对于疾病的诊断有所影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种直径较小、并能够在同一时刻对同一个管腔截面进行超声和光学双模成像的双模成像探头。为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种内窥成像用超声/光学双模成像探头，包括：光学模块，用于传输和接收光学成像的光学信号，其由导光组件和位置固定组件构成；超声组件，用于发射和接收超声成像的超声信号；其特征在于，所述双模成像探头还包括一反射元件，其上设有一光学反射界面和一超声反射界面，且所述光学模块、所述反射元件及所述超声组件沿着所述成像探头的轴线方向而依次放置，使得所述反射元件可以同时侧向反射所述光学信号和所述超声信号。所述双模成像探头还包括一探头保护壳，其为一刚性空心壳，其中，所述位置固定组件、所述反射元件以及所述超声组件设置在所述探头保护壳内部，且所述探头保护壳上还设有分别与所述光学反射界面和所述超声反射界面相对应的光学窗口和超声窗口。所述光学反射界面由一层光学反射膜构成。所述反射元件为一薄片，所述光学反射界面与所述超声反射界面相互平行，所述光学信号或所述超声信号在所述反射元件上的反射方向与所述成像探头的轴线之间的夹角为30～150°。所述导光组件包括光纤，且所述光纤为单模光纤或多模光纤或双包层光纤或光纤束。所述导光组件还包括光束扩束玻璃棒及聚焦透镜，且所述光纤、所述光束扩束玻璃棒及所述聚焦透镜依次连接而构成。所述超声组件包括一用于产生所述超声信号的聚焦或非聚焦的超声换能器和用于传输所述超声信号的超声换能器导线。所述位置固定组件上和所述反射元件上均设有一允许所述超声换能器导线从中通过的槽孔，且所述槽孔设置在所述位置固定组件上和所述反射元件的中间或侧边上。所述双模成像探头还包括力矩传输导管，其与所述探头保护壳相连接以将外部控制所述成像探头旋转的力矩传输至所述探头末端，其中，所述力矩传输导管为至少两层反向绕制成并紧密排列的螺旋弹簧管。进一步地，本专利技术还提供利用上述的内窥成像用超声/光学双模成像探头的超声/光学双模成像方法，其中，上述方法包括以下步骤：光学成像步骤：用于光学成像的光学信号经由所述导光组件传输至所述光学反射界面而反射至管腔内壁以产生携带管腔内壁组织信息的信号光，且所述信号光再经由所述光学反射界面及所述导光组件而传输至外部控制系统以进行数据采集分析而获得所述管腔内壁一个位置点或者一维深度的光学图像；超声成像步骤：用于超声成像的超声激励信号经由所述超声换能器导线而传输至所述超声换能器以产生超声波，且所述超声波经由所述超声反射界面反射至管腔内壁以产生携带管腔内壁组织信息的超声信号，所述超声信号再经由所述超声反射镜反射被所述超声换能器转化为超声电信号，所述超声电信号再经由所述超声换能器导线而传输至外部控制系统以进行数据采集分析而获得所述管腔内壁一个位置点或者一维深度的超声图像信息；其中，所述光学成像步骤与超声成像步骤同时进行。所述成像方法还包括以下步骤：所述成像探头在所述外部控制系统的控制下同时进行旋转、回拉运动以对管腔内壁的每一个位置点逐一成像以构成三维图像。采用上述超声/光学双模成像探头以及超声/光学双模成像方法，可使得成像探头的直径较小，即使对于管腔直径较小的部位也容易进行检查诊断，而且还能够在同一时刻获得同一个管腔截面的双模成像，有利于疾病的检查诊断；而且，由于探头可进行旋转运动，对于弯曲部分的管腔组织的检查也较为方便。附图说明图1为本专利技术实施例的超声/光学双模成像探头结构组成示意图；图2为本专利技术实施例超声/光学双模成像探头中导光组件组成示意图；图3a及3b分别是本专利技术实施例超声/光学双模成像探头中光学固定组件的立体图及截面图；图4a～4c分别是本专利技术实施例超声/光学双模成像探头中反射元件的立体图、截面图以及轴向剖面图；图5a～5c分别是本专利技术实施例超声/光学双模成像探头中探头保护壳的立体图、仰视图以及轴向剖面图；图6a和6b分别是本专利技术实施例超声/光学双模成像探头中超声换能器的立体图和侧视图。符号说明：100超声光学双模成像探头，101力矩传输导管，102导光组件，1021光纤，1022光束扩束玻璃棒，1023聚焦透镜，103位置固定组件，1031中空部，1032槽孔，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内窥成像用超声/光学双模成像探头，包括：光学模块，用于传输和接收光学成像的光学信号，其由导光组件和位置固定组件构成；超声组件，用于发射和接收超声成像的超声信号；其特征在于，所述双模成像探头还包括一反射元件，其上设有一光学反射界面和一超声反射界面，且所述光学模块、所述反射元件及所述超声组件沿着所述成像探头的轴线方向而依次放置，使得所述反射元件可以同时侧向反射所述光学信号和所述超声信号。

【技术特征摘要】
1.一种内窥成像用超声/光学双模成像探头，包括：
光学模块，用于传输和接收光学成像的光学信号，其由导光组件和位
置固定组件构成；
超声组件，用于发射和接收超声成像的超声信号；
其特征在于，所述双模成像探头还包括一反射元件，其上设有一光学
反射界面和一超声反射界面，且所述光学模块、所述反射元件及所述超声
组件沿着所述成像探头的轴线方向而依次放置，使得所述反射元件可以同
时侧向反射所述光学信号和所述超声信号。
2.如权利要求1所述的内窥成像用超声/光学双模成像探头，其特征在于，
所述双模成像探头还包括一探头保护壳，其为一刚性空心壳，其中，所述
位置固定组件、所述反射元件以及所述超声组件设置在所述探头保护壳内
部，且所述探头保护壳上还设有分别与所述光学反射界面和所述超声反射
界面相对应的光学窗口和超声窗口。
3.如权利要求1或2所述的内窥成像用超声/光学双模成像探头，其特征
在于，所述光学反射界面由一层光学反射膜构成。
4.如权利要求3所述的内窥成像用超声/光学双模成像探头，其特征在于，
所述反射元件为一薄片，所述光学反射界面与所述超声反射界面相互平
行，所述光学信号或所述超声信号在所述反射元件上的反射方向与所述成
像探头的轴线之间的夹角为30～150°。
5.如权利要求3所述的内窥成像用超声/光学双模成像探头，其特征在于，
所述导光组件包括光纤，且所述光纤为单模光纤或多模光纤或双包层光纤

\t或光纤束。
6.如权利要求5所述的内窥成像用超声/光学双模成像探头，其特征在于，
所述导光组件还包括光束扩束玻璃棒及聚焦透镜，且所述光纤、所述光束
扩束玻璃棒及所述聚焦透镜依次连接而构成。
7.如权利要求3所述的内窥成像用超声/光学双模成像探头，其特征在于，
所述超声组件包括一用于产生所述超声信号的聚焦或非聚焦的超声换能
器和用于传...

【专利技术属性】
技术研发人员：白晓苓，
申请(专利权)人：白晓苓，
类型：发明
国别省市：浙江;33