一种内窥导管-多模态光学成像耦合检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种内窥导管

【技术实现步骤摘要】
一种内窥导管
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多模态光学成像耦合检测系统


[0001]本专利技术涉及生物医学工程领域，尤其是涉及一种内窥导管
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多模态光学成像耦合检测系统。

技术介绍

[0002]结直肠癌是一种常见的癌症，约占全球所有癌症病例的10％。传统上结肠镜检查是结直肠癌诊断和分类的金标准，结肠镜检查可视化结肠和直肠粘膜上异常生长的息肉组织。除了结直肠癌筛查之外，医生还利用结肠镜检查以微创方式切除小息肉，并对较大的息肉或肿瘤进行活检以进行进一步诊断。但结肠镜只能提供直肠壁的表面形态，而不能观察与结直肠癌高度相关的异常层结构和皮下微血管。并且结肠镜对小息肉的检出率较低，影响结直肠癌诊断的准确性。
[0003]近些年来，新成像技术的不断发展为疾病的早期诊断提供了新的手段。
[0004]光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)具有高分辨率，无接触，无损伤几个方面的特点。内窥OCT(Endoscopic OCT,E
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OCT)作为OCT技术的重要分支，通过探头将光引导至待测器官组织处，可以克服光穿透深度有限的弱点，从而获得人体内器官深度高分辨的层析图像，通过组织形态学的研究，实现疾病的早期治疗。
[0005]荧光成像(Fluorescence Imaging)是荧光物质被激发后所发射的荧光信号的强度在一定范围内与荧光素的量呈线性关系。荧光是一种特异性高的分子，结合荧光成像和OCT就可以同时分析组织的结构和成分，可为直肠早期病变提供精准的影像手段。
[0006]如何将光学相干层析成像和荧光成像进行结合，构建一种新的检测系统，是目前亟需解决的技术问题。
[0007]美国专利US 2016/0242737 Al提出了一种能够对胆管或胰腺进行超声/OCT成像的多模态系统。该系统通过内窥探头检测组织上异常的结构以诊断出病因。但该专利并未使用光学相干层析血流成像对组织的微血管进行成像。微血管的形态变化有助于在早期诊断出直肠病变，让患者得到及时的治疗。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种内窥导管
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多模态光学成像耦合检测系统，结合光学相干层析成像和近红外荧光成像组成多模态光学成像系统可视化组织形态和血管结构来弥补传统结肠镜检查的局限性。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0010]本专利技术的目的是保护一种内窥导管
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多模态光学成像耦合检测系统，包括内窥探头、光纤、电机组件、波分复用器、OCT成像装置、荧光成像装置、图像处理装置，其中具体地：
[0011]内窥探头，包括套管，所述套管的始端内设有光学聚焦模块；
[0012]光纤，所述光纤的始端接入所述套管的末端，且使得光纤的始端与所述光学聚焦模块光通信连接；
[0013]电机组件，与所述光纤的末端连接，所述电机组件能够驱动光纤进行旋转，并能对光纤进行收拉，以此实现内窥探头的旋转和回拉位移；
[0014]波分复用器，其第一端口与所述光纤的末端光通信连接，
[0015]OCT成像装置，其输入端与所述波分复用器的第二端口光通信连接；
[0016]荧光成像装置，其输入端与所述波分复用器的第二端口光通信连接；
[0017]图像处理装置，分别与OCT成像装置、荧光成像装置的输出端电连接，图像处理装置能够指令波分复用器和图像处理装置输出特定规格的光信号，同时图像处理装置能够将OCT成像装置、荧光成像装置输出的图像信息进行图像配准，之后生成待测区域的多模态影像。
[0018]进一步地，所述OCT成像装置包括光学相干成像样品臂光源和第一CCD传感器。
[0019]进一步地，所述荧光成像装置包括荧光激励光源和第二CCD传感器。
[0020]进一步地，所述波分复用器能够将光学相干成像样品臂光源和荧光激励光源整合到光纤中，并通过光学聚焦模块输出至待测区域；
[0021]所述波分复用器还能够将光学聚焦模块接收的光反馈信号分配至所述第一CCD传感器和第二CCD传感器。
[0022]进一步地，所述光学聚焦模块通过固定环固定于所述套管中。
[0023]进一步地，所述光学聚焦模块包括梯度折射率透镜和三角棱镜，三角棱镜将光纤传输的信号以90
°
角的方向照射在待测区域。
[0024]进一步地，所述电机组件驱动内窥探头旋转，以此采集待测区域的二维图像，电机组件驱动电机驱动内窥探头回拉，以此得到待测区域的三维图像。
[0025]进一步地，所述光学相干成像样品臂光源为VECSEL光源，所述荧光激励光源采用半导体可调激光的680
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750nm波段。
[0026]进一步地，所述图像配准过程中，使用位于套管上的基准标记，根据检测到的标记位置对横截面图像进行重复采样，并使采集的图像每一条A
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line向像素点对应于配准图像的角度位置，在连续的旋转扫描中校正OCT图像的抖动和拉伸。
[0027]进一步地，所述图像配准过程中，还使用基于灰度的多帧配准和图像加权方法消除组织运动造成的伪影。
[0028]进一步地，电机组件包括第一旋转电机和第二旋转电机，所述第一旋转电机仅驱动光纤进行旋转实现内窥探头的旋转，所述第二旋转电机的输出轴与第一旋转电机连接，第二旋转电机输出的扭转力能够驱动光纤收卷，实现内窥探头的回拉。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术优势：
[0030]1.本专利技术的多模态光学成像系统设有成像原理不同的第一光学成像装置，即光学相干成像装置和第二光学成像装置，即荧光成像装置，其中光学相干成像技术相比于其他技术具有非侵入、高分辨率、可在体检测生物组织内部微结构，与内窥技术结合之后的OCT内窥成像技术可直接对生物组织进行成像，能够完成对组织的高精度扫描；荧光成像是荧光物质被激发后所发射的荧光信号的强度在一定范围内与荧光素的量呈线性关系；多模态系统将充分利用深度组织成像能力、OCT的高分辨组织成像能力以及荧光分子靶向成像的高灵敏度和特异性，实现实时可视化的多模态成像。
[0031]2.本专利技术的多模态内窥系统改善了单模态系统的单一性，不稳定性和成像分辨率
差的特点，多模态内窥探头的镜头通过光纤可将光信号—电信号进行相互转换，具有综合在体、断层成像、高分辨率和成像深度几个方面的临床特点，综合平衡了这一系列问题，适合对于体内早期疾病的诊断，可更准确的检测出小息肉的位置和数量，为早期病变等提供精准的影像手段，有利于病人可提前治疗并提高治愈率。
[0032]3.本专利技术的光学相干成像装置、荧光成像装置分别与图像处理装置信号连接，且利用波分复用器相结合共同构成光学成像系统，可结合各种成像装置的优点获取组织器官的医学影像，有助于捕获更准确的组织器官的层析图。
附图说明
[0033]图1为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内窥导管
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多模态光学成像耦合检测系统，其特征在于，包括：内窥探头(111)，包括套管(112)，所述套管(112)的始端内设有光学聚焦模块；光纤(114)，所述光纤(114)的始端接入所述套管(112)的末端，且使得光纤(114)的始端与所述光学聚焦模块光通信连接；电机组件，与所述光纤(114)的末端连接，所述电机组件能够驱动光纤(114)进行旋转，并能对光纤(114)进行收拉，以此实现内窥探头(111)的旋转和回拉位移；波分复用器(204)，其第一端口与所述光纤(114)的末端光通信连接，OCT成像装置(202)，其输入端与所述波分复用器(204)的第二端口光通信连接；荧光成像装置(203)，其输入端与所述波分复用器(204)的第二端口光通信连接；图像处理装置(201)，分别与OCT成像装置(202)、荧光成像装置的输出端电连接(203)，图像处理装置(201)能够指令波分复用器(204)和图像处理装置(201)输出特定规格的光信号，同时图像处理装置(201)能够将OCT成像装置(202)、荧光成像装置(203)输出的图像信息进行图像配准，之后生成待测区域的多模态影像。2.根据权利要求1所述的一种内窥导管
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多模态光学成像耦合检测系统，其特征在于，所述OCT成像装置(202)包括光学相干成像样品臂光源和第一CCD传感器。3.根据权利要求2所述的一种内窥导管
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多模态光学成像耦合检测系统，其特征在于，所述荧光成像装置(203)包括荧光激励光源和第二CCD传感器。4.根据权利要求3所述的一种内窥导管
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多模态光学成像耦合检测系统，其特征在于，所述波分复用器(204)能够将光学相干成像样品臂光源和荧光激励光源整合到光纤(114)中，并通过光学聚焦模块输出至...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴翠霞，董柏文，曹国刚，赵宏伟，葛坚坚，郭春凤，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：