多模态显微内窥成像装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种多模态显微内窥成像装置。该装置包括共聚焦内窥成像系统、光声内窥成像系统、超声内窥成像系统、多模内窥探头以及计算机。其中，共聚焦内窥成像系统包括：激光器模块、第一导光模块、光电转换模块以及第一信号采集模块；光声内窥成像系统包括：脉冲激光器模块、第二导光模块以及第二信号采集模块；超声内窥成像系统包括：集成于多模内窥探头内的超声模块以及第三信号采集模块。本实用新型专利技术结合了共聚焦、光声和超声三种成像方式，且具备前向扫描和侧向扫描两种模式，可以方便对各种管腔组织实现不同尺度、不同分辨率的在体检测，获得管腔组织的多个维度信息，实现疾病精准诊断。

【技术实现步骤摘要】
多模态显微内窥成像装置
本技术属于内窥镜成像领域，特别涉及一种多模态显微内窥成像装置。
技术介绍
目前，恶性肿瘤在我国发病率高、死亡率高，早发现、早治疗是恶性肿瘤防治的核心需求，内镜检查加活检病例是目前诊断消化道早癌的主要方式。当前临床应用于癌前病变诊断的内镜光学新技术包括：放大电子内镜，电子染色内镜(窄带成像技术(NBI)，智能分光比色技术(FICE)，高清智能电子染色内镜(i-Scan)，蓝激光成像(BLI))，超声内镜，共聚焦激光显微内镜(CLE)，光声内窥镜等。其中，超声内窥成像可以实现深部肿瘤、跨脏器肿瘤、小病灶肿瘤的实时成像，但是受到分辨率限制，无法实现在体病理学诊断；激光共聚焦内镜成像作为一种无创的“光活检”工具,为人体内部大部分起源于浅表上皮组织的内部器官肿瘤早期诊断提供了重要技术手段(法国MaunaKeaTecnologies公司的Cellvizio产品)，其分辨率很高可以实现在体病理学成像，具有较强的诊断靶向性和特异性，但是无法实现深部组织检查，而且目前该技术只能实现针对480nm激发波长的荧光素钠染料的在体荧光成像，无法针对更多不同肿瘤类型实现多波段成像；光声内窥成像兼具了超声的深度成像和光学的高分辨能力，可以获取肿瘤新生血管结构和血氧饱和度等功能信息，但是单一指标方面，深度不及超声内窥成像，分辨率不及激光共聚焦内窥成像。中国专利201210363551.5公开了一种MEMS光学探头，使用该光学探头通过设计MEMS振镜9的角度，可实现前向扫描和侧前向扫描，配合内窥镜使用时，可实现对人体内脏器官和较隐蔽组织的扫描，采用侧向扫描探头不易对人体内脏器官和较隐蔽组织区域进行扫描的问题，但是这是一种单一模式成像方法，只能实现光学成像，无法实现超声成像和光声成像，即无法解决组织深部成像问题。中国专利201610190321.1公开了一种用于内窥成像的光学探头，拟解决采用MEMS微镜的光学探头径向扫描区域小和采用微型电机的光学探头中导线导致的成像阴影问题，但是探头内部包含微型电机3，无法实现微型化设计，而且电机工作引起的震动会形成较大的噪声，不利于成像，此外，也不包含超声和光声成像功能。中国专利201811496856.7公开了一种胰胆管的多模态成像系统及其内窥导管装置，提出了一种多模态成像的系统，该专利所述内窥探头的光学聚焦模块，不包括上述两个专利中所述的类似MEMS振镜的扫描装置，当探头固定时只能对一点进行聚焦，无法成像，只有探头转动，通过旋转后撤的方式进行逐点扫描拼接才能成像，而且该技术光学聚焦模块的发射方向与所述超声换能器的发射方向相互背离，只能实现侧视成像，无法对内窥导管前向目标进行成像。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能获得管腔组织不同尺度、不同分辨率的多个维度信息，提高内镜成像精度、特异性和靶向性的多模态显微内窥成像装置。实现本技术目的的技术解决方案为：一种多模态显微内窥成像装置，所述装置包括共聚焦内窥成像系统、光声内窥成像系统、超声内窥成像系统、多模内窥探头以及计算机；所述共聚焦内窥成像系统包括：激光器模块、第一导光模块、光电转换模块以及第一信号采集模块；所述计算机产生触发信号激发激光器模块产生激光，该激光经第一导光模块传输至多模内窥探头，多模内窥探头将激光聚焦在待测管腔组织上激发荧光并采集荧光信号，荧光信号依次经光电转换模块、第一信号采集模块后传输至计算机，经计算机处理构建共聚焦内窥图像；所述光声内窥成像系统包括：脉冲激光器模块、第二导光模块以及第二信号采集模块；所述计算机产生触发信号激发脉冲激光器模块产生脉冲激光，该脉冲激光经第二导光模块传输至多模内窥探头，多模内窥探头将脉冲激光聚焦在待测管腔组织上形成光斑并激发产生声信号，集成于多模内窥探头内的超声模块采集声信号并将其转换为电信号，之后经第二信号采集模块传输至计算机，经计算机处理构建光声内窥图像；所述超声内窥成像系统包括：集成于多模内窥探头内的超声模块以及第三信号采集模块；所述计算机产生触发信号激发超声模块发射超声波，同时超声模块接收由待测管腔组织反射的超声波并经第三信号采集模块传输至计算机，经计算机处理构建超声内窥图像。进一步地，所述激光器/脉冲激光器模块包括N个平行设置的激光器/脉冲激光器，且从一端的激光器/脉冲激光器起依次分别记为第一激光器/脉冲激光器至第N激光器/脉冲激光器，还包括分别设置于第一激光器/脉冲激光器至第N激光器/脉冲激光器输出光路上的反射镜、第二至第N二向色镜，所述反射镜、第二至第N二向色镜同轴设置，反射镜的反射光与入射到第二至第N-1二向色镜的光束相耦合后进入导光模块。进一步地，所述超声模块包括超声换能器以及传输超声信号的信号线。进一步地，所述第二导光模块包括：扩束准直系统、第一二向色镜、第一聚焦系统、第一光纤；脉冲激光器模块产生的脉冲激光经扩束准直系统后变为平行光进入第一二向色镜，第一二向色镜的透射光经第一聚焦系统耦合至第一光纤，之后沿第一光纤传输至多模内窥探头。进一步地，所述第一导光模块包括第二导光模块，还包括：滤光聚焦系统；激光器模块产生的激光经扩束准直系统后变为平行光进入第一二向色镜，第一二向色镜的透射光经第一聚焦系统耦合至第一光纤，之后沿第一光纤传输至多模内窥探头，多模内窥探头将激光聚焦在待测管腔组织上激发荧光并采集荧光信号，荧光信号沿第一光纤返回，经第一二向色镜反射进入滤光聚焦系统后传输至光电转换模块。进一步地，所述第二导光模块还包括第二聚焦系统；激光/脉冲激光经扩束准直系统后变为平行光进入第一二向色镜之前，激光/脉冲激光先经过第二聚焦系统耦合至第二光纤，经第二光纤传输至扩束准直系统。进一步地，所述多模内窥探头包括一管状空心探头保护壳以及设置于空心探头保护壳内部的扩束聚焦系统以及MEMS振镜；多模内窥探头采用侧向扫描结构，所述导光模块传输的光束经扩束聚焦系统后入射至MEMS振镜，光束经MEMS振镜偏转后从空心探头保护壳侧壁上设置的开口射出，实现侧向聚焦；或者，多模内窥探头采用前向扫描结构，所述多模内窥探头还包括反射组件，所述导光模块传输的光束经扩束聚焦系统后被反射组件反射至MEMS振镜，光束经MEMS振镜偏转后从空心探头保护壳的径向面射出，实现前向聚焦。进一步地，所述成像装置还包括用于实现待测管腔组织三维成像的三维扫描系统，该系统由计算机控制，包括用于驱动多模内窥探头360°旋转实现360°扫描成像的旋转装置，用于驱动多模内窥探头沿管腔长度方向移动实现管腔长度方向成像的平移装置。进一步地，所述成像装置的时序控制为：计算机产生触发信号，经三路延时电路分别依次激发激光器模块产生激光、激发超声模块发射超声波、激发脉冲激光器模块产生脉冲激光；其中三路延时电路的时序由计算机控制FPGA产生。本技术与现有技术相比，其显著优点为：1)通过同一个探头，实现了激光共聚焦内窥、光声内窥、超声内窥三种成像方式，可以针对同一位点在同一视野下成像，获得不同深度、不同分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模态显微内窥成像装置，其特征在于，所述装置包括共聚焦内窥成像系统、光声内窥成像系统、超声内窥成像系统、多模内窥探头以及计算机；/n所述共聚焦内窥成像系统包括：激光器模块、第一导光模块、光电转换模块以及第一信号采集模块；所述计算机产生触发信号激发激光器模块产生激光，该激光经第一导光模块传输至多模内窥探头，多模内窥探头将激光聚焦在待测管腔组织上激发荧光并采集荧光信号，荧光信号依次经光电转换模块、第一信号采集模块后传输至计算机，经计算机处理构建共聚焦内窥图像；/n所述光声内窥成像系统包括：脉冲激光器模块、第二导光模块以及第二信号采集模块；所述计算机产生触发信号激发脉冲激光器模块产生脉冲激光，该脉冲激光经第二导光模块传输至多模内窥探头，多模内窥探头将脉冲激光聚焦在待测管腔组织上形成光斑并激发产生声信号，集成于多模内窥探头内的超声模块采集声信号并将其转换为电信号，之后经第二信号采集模块传输至计算机，经计算机处理构建光声内窥图像；/n所述超声内窥成像系统包括：集成于多模内窥探头内的超声模块以及第三信号采集模块；所述计算机产生触发信号激发超声模块发射超声波，同时超声模块接收由待测管腔组织反射的超声波并经第三信号采集模块传输至计算机，经计算机处理构建超声内窥图像。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多模态显微内窥成像装置，其特征在于，所述装置包括共聚焦内窥成像系统、光声内窥成像系统、超声内窥成像系统、多模内窥探头以及计算机；
所述共聚焦内窥成像系统包括：激光器模块、第一导光模块、光电转换模块以及第一信号采集模块；所述计算机产生触发信号激发激光器模块产生激光，该激光经第一导光模块传输至多模内窥探头，多模内窥探头将激光聚焦在待测管腔组织上激发荧光并采集荧光信号，荧光信号依次经光电转换模块、第一信号采集模块后传输至计算机，经计算机处理构建共聚焦内窥图像；
所述光声内窥成像系统包括：脉冲激光器模块、第二导光模块以及第二信号采集模块；所述计算机产生触发信号激发脉冲激光器模块产生脉冲激光，该脉冲激光经第二导光模块传输至多模内窥探头，多模内窥探头将脉冲激光聚焦在待测管腔组织上形成光斑并激发产生声信号，集成于多模内窥探头内的超声模块采集声信号并将其转换为电信号，之后经第二信号采集模块传输至计算机，经计算机处理构建光声内窥图像；
所述超声内窥成像系统包括：集成于多模内窥探头内的超声模块以及第三信号采集模块；所述计算机产生触发信号激发超声模块发射超声波，同时超声模块接收由待测管腔组织反射的超声波并经第三信号采集模块传输至计算机，经计算机处理构建超声内窥图像。


2.根据权利要求1所述的多模态显微内窥成像装置，其特征在于，所述激光器/脉冲激光器模块包括N个平行设置的激光器/脉冲激光器，且从一端的激光器/脉冲激光器起依次分别记为第一激光器/脉冲激光器至第N激光器/脉冲激光器，还包括分别设置于第一激光器/脉冲激光器至第N激光器/脉冲激光器输出光路上的反射镜、第二至第N二向色镜，所述反射镜、第二至第N二向色镜同轴设置，反射镜的反射光与入射到第二至第N-1二向色镜的光束相耦合后进入导光模块。


3.根据权利要求1所述的多模态显微内窥成像装置，其特征在于，所述超声模块包括超声换能器以及传输超声信号的信号线。


4.根据权利要求1所述的多模态显微内窥成像装置，其特征在于，所述第二导光模块包括：扩束准直系统、第一二向色镜、第一聚焦系统、第一光纤；脉冲激光器模块产生的脉冲激光经扩束准直系统后变...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨西斌，熊大曦，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：新型
国别省市：江苏;32