基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头制造技术

本发明专利技术公开了一种基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头，可以对生物或人体内部组织的微观结构进行三维立体成像，光束扫描单元所收集到的样品光通过光学环形器的c端从分束器A的其中一路进入，从分束器A输出的一路光E1经由准直透镜B进行准直，进入光学干涉仪的参考臂；从分束器A输出的另一路光E2与由参考臂反射回的光E3通过分束器B进行干涉，分束器B输出的干涉光信号由光电探测器进行接收，转换为电信号后由控制和数据采集部分采集。从上述结构可知，本发明专利技术的基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头，可以在长的工作距离上对待测人体组织的结构进行大范围成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医用光学内窥成像装置的
，具体涉及一种基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头。
技术介绍
光学相干层析成像技术（OCT）是一种非接触，无损伤的医用光学成像技术。通过对样品内部散射光的检测，OCT可以对生物样品的结构进行高分辨的成像，分辨率在微米量级。为了对人体内部的病变组织进行检测,人们将OCT技术与内窥探头相结合,发展了基于管状光纤探针的OCT内窥成像方法，被广泛应用于心血管以及泌尿系统的临床研究,其中旋转式微型侧向扫描OCT探头已被成功应用于冠状动脉的临床检查。和X射线以及超声技术相比，OCT具有更高的分辨率，它可以检测出易破裂的动脉粥样硬化斑块。然而，在对一些人体器官,例如口腔、肠胃、呼吸道以及腔体的检查和手术过程中，需要一种可进入人体的微型前向或侧向成像探头,来对人体组织的结构进行观测。现有的前向扫描装置主要是在OCT探头光纤的前端安装光束扫描机构，例如使用微机械镜片（Y.Pan,H.Xie,G.K.Fedder,“Endoscopicopticalcoherencetomographybasedonamicroelectromechanicalmirror,“Opt.Lett.,26,1966-1968,2001）、压电驱动的悬臂（S.A.Boppart,B.E.Bouma,C.Pitris,G.J.Tearney,andJ.G.Fujimoto,“Forward-imaginginstrumentsforopticalcoherencetomography,”Opt.Lett.,22,1618-1620,1997）、转动的棱镜对（J.Wu,M.Conry,C.Gu,F.Wang,Z.Yaqoob,andC.Yang,“Paried-angle-rotationscanningopticalcoherencetomographyforward-imagingprobe.”Opt.Lett.,31,1265-1267,2006）、或者使用振镜或齿轮拖动探测光纤整体来回移动（B.E.BoumaandG.J.Tearney,“Power-efficientnonreciprocalinterferometerandlinear-scanningfiber-opticcatheterforopticalcoherencetomography,”Opt.Lett.,24,531-533,1999）,从而可以对生物或人体内部组织的微观结构进行三维立体成像。但是这些前向（或侧向）扫描OCT探头结构复杂，体积也相对较大，很难制成微型的二维前向扫描成像装置，从而限制了OCT技术在人体内部疾病检测中的应用。近年来,出现了基于光纤束的前向OCT成像装置（Jae-HoH.,J.Lee,andJ.U.Kang,“Pixelationeffectremovalfromfiberbundleprobebasedopticalcoherencetomographyimaging,”Opt.Express,18,7427-7439,2010），在这种装置中，扫描机构被放置于光纤束的入射端,在光纤束的出射端由物镜直接进行成像。因为扫描机构不需要进入人体，从而避免了扫描探头的复杂性。但是，在现有的光纤束OCT成像技术中，人们采用的是共路型干涉装置，由于原理限制，其工作距离很短，无法对样品进行大范围成像，所以并不实用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头，与现有技术相比具备如下有益效果：可以在长的工作距离上对待测人体组织的结构进行大范围成像,工作距离不受限制；因为扫描机构被置于光纤束的入射端，不需要进入人体,从而减小了成像探头前端结构的复杂性，有利于制成微型内窥成像装置，应用于人体和其他生物体的结构检测，为疾病的早期诊断提供帮助。本专利技术所采取的技术方案是：基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头，包括光源，所述光源通过光学干涉仪与光束扫描单元连接，所述光束扫描单元通过光纤束与探头连接，还包括控制和数据采集部分，所述控制和数据采集部分分别与光源、光学干涉仪和光束扫描单元连接，所述光学干涉仪内包括光学环形器、分束器A、准直透镜、光学衰减器、全反射镜、分束器B和光电探测器；光束扫描单元所收集到的样品光通过光学环形器的c端从分束器A的其中一路进入，从分束器A输出的一路光E1经由准直透镜B进行准直，并通过光学衰减器入射到全反射镜，所述准直透镜B、光学衰减器和全反射镜构成光学干涉仪的参考臂；从分束器A输出的另一路光E2与由参考臂反射回的光E3通过分束器B进行干涉，所述分束器B输出的干涉光信号由光电探测器进行接收，转换为电信号后由控制和数据采集部分内的数据采集卡采集。本专利技术进一步改进方案是，所述E3和E2的光程差Δl与光纤束的出射端面到待测生物组织的距离d的关系满足0<（Δl-2d）≤2.0mm。本专利技术更进一步改进方案是，所述数据采集卡采集到的光谱干涉信号经过付里叶变换，共得到四个干涉峰，样品内部的结构信息包含在最靠近零频率处或等光程面的干涉峰中。本专利技术更进一步改进方案是，所述从分束器A输出的另一路光E2经过偏振控制器的偏振作用之后与由参考臂反射回的光E3通过分束器B进行干涉。本专利技术更进一步改进方案是，所述光源为一扫频激光器、或其它波长可连续调节的光源。本专利技术更进一步改进方案是，所述由光纤束输出端面出射的光被柱状梯度折射率透镜进行准直。本专利技术更进一步改进方案是，被柱状梯度折射率透镜准直的光由一个会聚透镜聚焦在待测生物组织上。本专利技术更进一步改进方案是，经由柱状梯度折射率透镜准直偏转的光通过会聚透镜的中心。本专利技术更进一步改进方案是，所述光学干涉仪内设有光学隔离器、可变光衰减器和光学环形器，所述光源输出的探测光依次经过光学隔离器和可变光衰减器之后进入光学环形器的a端，并从光学环形器的b端输出至扫描单元之后、探头收集到的光再由扫描单元光学环形器的b端进入光学环形器的b端，最后从光学环形器的c端输出至分束器A进行分光。本专利技术更进一步改进方案是，从光学环形器的b端口输出的探测光进入光束扫描单元之后，经由准直透镜A准直以后入射到一个二维扫描振镜，使光束扫描单元形成二维光束扫描机构，由二维扫描振镜反射的光，经由透镜A、透镜B、透镜C，会聚到光纤束的入射端面，从而实现所述二维光束扫描机构控探测光对光纤束的入射端面进行扫描；探测光由光纤束的出射端面输出进入成像探头，对待测生物组织进行扫描，所述准直透镜A、二维扫描振镜、透镜A、透镜B、透镜C和光纤束的入射端面均设于光束扫描单元内。本专利技术更进一步改进方案是，所述控制和数据采集部分还扫描驱动卡和计算机，所述计算机的输入端与数据采集卡连接，所述计算机的输出端与扫描驱动卡连接，所述扫描驱动卡与光束扫描单元连接，所述数据采集卡还与光源的同步信号连接；所述扫描驱动卡输出的信号控制光束扫描单元进行扫描，数据采集卡采集到的数字信号由计算机接收处理。本专利技术更进一步改进方案是，所述扫描驱动卡输出的信号控制光束扫描单元的二维扫描振镜进行扫描。专利技术的有益效果在于：第一、本专利技术的基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头，包括光源（1），所述光源（1）通过光学干涉仪（2）与光束扫描单元（3）连接，所述光束扫描单元（3）通过光纤束（11）与探头（4）连接，还包括控制和数据采集部分（5），所述控制和数据采集部分（5）分别与光源（1）、光学干涉仪（2）和光束扫描单元（3）连接，其特征在于：所述光学干涉仪（2）内包括光学环形器（18）、分束器A（19）、准直透镜（20）、光学衰减器（21）、全反射镜（22）、分束器B（24）和光电探测器（25）；光束扫描单元（3）所收集到的样品光通过光学环形器（18）的c端从分束器A（19）的其中一路进入，从分束器A（19）输出的一路光E1经由准直透镜B（20）进行准直，并通过光学衰减器（21）入射到全反射镜（22），所述准直透镜B（20）、光学衰减器（21）和全反射镜（22）构成光学干涉仪（2）的参考臂；从分束器A（19）输出的另一路光E2与由参考臂反射回的光E3通过分束器B（24）进行干涉，所述分束器B（24）输出的干涉光信号由光电探测器（25）进行接收，转换为电信号后由控制和数据采集部分（5）内的数据采集卡（15）采集。

【技术特征摘要】
1.基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头，包括光源（1），所述光源（1）通过光学干涉仪（2）与光束扫描单元（3）连接，所述光束扫描单元（3）通过光纤束（11）与探头（4）连接，还包括控制和数据采集部分（5），所述控制和数据采集部分（5）分别与光源（1）、光学干涉仪（2）和光束扫描单元（3）连接，其特征在于：所述光学干涉仪（2）内包括光学环形器（18）、分束器A（19）、准直透镜（20）、光学衰减器（21）、全反射镜（22）、分束器B（24）和光电探测器（25）；光束扫描单元（3）所收集到的样品光通过光学环形器（18）的c端从分束器A（19）的其中一路进入，从分束器A（19）输出的一路光E1经由准直透镜B（20）进行准直，并通过光学衰减器（21）入射到全反射镜（22），所述准直透镜B（20）、光学衰减器（21）和全反射镜（22）构成光学干涉仪（2）的参考臂；从分束器A（19）输出的另一路光E2与由参考臂反射回的光E3通过分束器B（24）进行干涉，所述分束器B（24）输出的干涉光信号由光电探测器（25）进行接收，转换为电信号后由控制和数据采集部分（5）内的数据采集卡（15）采集。2.如权利要求1所述的基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头，其特征在于：所述E3和E2的光程差Δl与光纤束（11）的出射端面到待测生物组织（12）的距离d的关系满足0<(Δl-2d)≤2.0mm。3.如权利要求1或2其中任意一项所述的基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头，其特征在于：所述数据采集卡（15）采集到的光谱干涉信号经过付里叶变换，共得到四个干涉峰，样品内部的结构信息包含在最靠近零频率处或等光程面的干涉峰中。4.如权利要求1所述的基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头，其特征在于：所述光源（1）为一扫频激光器、或其它波长可连续调节的光源。5.如权利要求1所述的基于光纤束的医用光学相干层析成像二维前向扫描探头，其特征在于：所述由光纤束（11）输出端面出射的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：王益民，丁红燕，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32