基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置制造方法及图纸

本公开提供一种基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，包括：拉曼光谱分析模块，用于使用激发光获得目标对象的在第一取样位置处的拉曼光谱信息；光学相干断层成像模块，用于使用成像探测光获得目标对象的在第二取样位置处的至少一个二维组织结构影像；以及共定位模块，用于根据确定的目标对象的关注区域，控制拉曼光谱分析模块中的激发光的第一取样位置和/或光学相干断层成像模块中的第二取样位置，以使得所述第一取样位置和所述第二取样位置在所述关注区域内实现空间共定位。本公开提供的成像装置能够获得目标对象的光学相干断层成像的高空间分辨率的图像信息以及高灵敏度和特异性的拉曼光谱信息，从而实现精准的目标对象检测。准的目标对象检测。准的目标对象检测。

【技术实现步骤摘要】
基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置


[0001]本公开涉及用于检测/诊断用的光学成像装置，特别是基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，更特别地涉及基于拉曼光谱和光学相干断层成像多模态的内窥镜。

技术介绍

[0002]对癌症的早期筛查和检测以及术后复查是提高患者生存率的重要手段，而内窥镜类成像装置则是对癌症早期筛查和检测、以及术后复查的重要影像诊断手段。
[0003]光学相干断层成像（也称作光学相干成像，可简写为OCT）是利用生理组织的散射光相干成像的观测手段。光学相干断层成像具有高空间分辨率，即~10 μm，允许实时无创的检测组织散射变化，提供二维或三维微米尺度的组织结构/形态学信息，可视化浸润成像。然而，光学相干断层成像在用于癌症早期诊断时，其准确性不高。例如光学相干断层成像用于宫颈癌上皮内瘤变诊断的灵敏度和特异性只有88%和69%。
[0004]拉曼（Raman）光谱是利用分子的拉曼散射效应来获得分子的振动、转动等方面的信息的分析手段。拉曼光谱与分子化学键信息相关，可以识别不同的分子种类及其根据不同强度评估相对浓度峰值。拉曼光谱肿瘤诊断的准确性和特异性比其他的方法更高。例如，拉曼光谱用于宫颈癌前病变（宫颈上皮内瘤样变,简称CIN）上表皮内瘤变诊断的灵敏度为93.5%而特异性为97.8%；拉曼光谱分析针对早期脑胶质瘤诊断的灵敏度和特异性分别高达：93%和91%；作为对比，核磁共振诊断的灵敏度和特异性分别只有：88%和54%。但是，拉曼光谱内镜不能提供像白光内窥镜或窄带内窥镜、光学相干断层成像、自发荧光或共聚焦内镜这样的宽视场成像模式，在内窥镜检查过程中不能实现可视化可疑病变区域监测。
[0005]因此，为了提高诊断/筛查的效率和准确度，希望一方面能够获得组织结构影像信息（如光学相干断层成像信息），另一方面还能够获得具有高诊断灵敏度和特异性的分子结构信息（如拉曼光谱信息）。
[0006]然而，仅仅是获得这两方面的信息对于诊断和筛查来说仍然是不够的，因为上述两方面的信息往往来自空间上具有偏差的位置，也就是说，上述两方面的信息分别表示不同的区域（尽管可能不同区域之间存在部分重叠）的不同信息，从而在将上述两方面的信息进行结合时，容易导致空间信息的准确度下降，不利于为癌症/肿瘤的诊断/筛查等提供有意义的辅助信息。
[0007]由此可见，需要一种新的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，来解决上述问题。
[0008]此外，由于光学相干断层成像速度（例如在100帧/秒以上）与拉曼光谱检测的速度（2
‑
5Hz）不匹配，这使得两者无法以高效率结合在一起使用。显然，受到拉曼光谱检测速度慢的影响，即便将光学相干断层成像与拉曼光谱检测结合起来使用，为了获得全面的信息仍需要相对较长的时间。因此，也希望以较快的速度获得组织结构影像信息和拉曼光谱信息。
[0009]最后，还希望此类装置的探头尺寸是足够小的（例如至少小于10 mm）使其能够与现有的内镜系统（例如白光内窥镜或窄带内窥镜）集成在一起。

技术实现思路

[0010]针对上述问题，本公开提供了一种基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置。本公开提供的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置包括拉曼光谱分析模块、光学相干断层成像模块以及共定位模块。本公开的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置利用共定位模块实现了拉曼光谱分析模块和光学相干断层成像模块在同一共定位的区域中实现对目标对象的成像和检测。此外，本专利技术的多模态成像装置中的拉曼光谱分析模块和光学相干断层成像模块能够协同运作，从而能够以高效率、高准确性和特异性获得目标对象（如癌症）筛查的所需要的诊断依据。本公开的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置的设计还允许以较小的尺寸制作探头，以有利于集成在现有的内镜系统中。
[0011]本公开实施例提供了一种基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，包括：拉曼光谱分析模块，用于使用激发光获得目标对象的在第一取样位置处的拉曼光谱信息；光学相干断层成像模块，用于使用成像探测光获得目标对象的在第二取样位置处的至少一个二维组织结构影像；以及共定位模块，用于根据确定的目标对象的关注区域，控制拉曼光谱分析模块中的激发光的第一取样位置和/或光学相干断层成像模块中的第二取样位置，以使得所述第一取样位置和所述第二取样位置在所述关注区域内实现空间共定位。
[0012]根据本公开实施例，其中，基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置包括探头，所述探头具有外壳和探测窗，并且用于对目标对象进行探测，来自拉曼光谱分析模块的激发光和来自光学相干断层成像模块的成像探测光在探头中耦合。
[0013]根据本公开实施例，其中，拉曼光谱分析模块包括：第一光源、第一分束镜、第一耦合物镜、第一光纤、光谱仪、第一透镜组和第一二向色镜；第一分束镜用于传输来自第一光源的激发光和反射来自目标对象的拉曼光谱的散射信号光；光谱仪用于接收经第一分束镜反射的来自目标对象的拉曼光谱的散射信号光；第一耦合物镜用于接收来自第一分束镜或来自共定位模块的出射光；第一光纤用于接收来自第一耦合物镜的出射光；第一透镜组用于接收来自第一光纤的出射光；第一二向色镜用于接收和传输来自第一透镜组的出射光。
[0014]根据本公开实施例，其中，光谱仪和第一分束镜之间设置有光栅和接收透镜，光栅用于对来自第一分束镜的反射光分光，接收透镜用于接收来自光栅的出射光，光谱仪用于接收来自接收透镜的出射光。
[0015]根据本公开实施例，其中，第一透镜组包括第一收集透镜。
[0016]根据本公开实施例，其中，第一光纤包括多芯光纤，其中由多芯光纤中心部分的至少一个纤芯组成的中心纤芯组用于传输来自第一光源的拉曼光谱的激发光，由多芯光纤中围绕所述中心纤芯组的至少一个纤芯组成的外围纤芯组用于传输拉曼光谱的散射信号光。
[0017]根据本公开实施例，其中，所述外围纤芯组以所述中心纤芯组为中心而对称分布。
[0018]根据本公开实施例，其中，所述中心纤芯组在靠近目标对象一侧的末端设置有带通滤光片，并且所述外围纤芯组在靠近目标对象一侧的末端设置有陷波滤光片和/或长通滤光片。
[0019]根据本公开实施例，其中，所述中心纤芯组和所述外围纤芯组的横截面基本上是圆形的。
[0020]根据本公开实施例，其中，光学相干断层成像模块包括探测器、第二光源、分束器、干涉仪、耦合光纤、第二光纤、第二透镜组、近端扫描子模块和第一反射镜；第二光源、干涉仪、探测器和第二光纤之间通过耦合光纤的一部分光学耦合至分束器；耦合光纤的另一部分耦合至第二光纤；第二透镜组用于接收来自第二光纤的出射光，第一反射镜用于反射来自第二透镜组的出射光，第一二向色镜用于反射来自第一反射镜的反射光从而使来自第一透镜组的光与来自第二透镜组的光耦合，近端扫描子模块用于控制第一反射镜的位置。
[0021]根据本公开实施例，其中，第一透镜组和第二透镜组并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，包括：拉曼光谱分析模块，用于使用激发光获得目标对象的在第一取样位置处的拉曼光谱信息；光学相干断层成像模块，用于使用成像探测光获得目标对象的在第二取样位置处的至少一个二维组织结构影像；以及共定位模块，用于根据确定的目标对象的关注区域，控制拉曼光谱分析模块中的激发光的第一取样位置和/或光学相干断层成像模块中的第二取样位置，以使得所述第一取样位置和所述第二取样位置在所述关注区域内实现空间共定位。2.如权利要求1所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，多模态成像装置包括探头，所述探头具有外壳和探测窗，并且用于对目标对象进行探测，来自拉曼光谱分析模块的激发光和来自光学相干断层成像模块的成像探测光在探头中耦合。3.如权利要求2所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，拉曼光谱分析模块包括：第一光源、第一分束镜、第一耦合物镜、第一光纤、光谱仪、第一透镜组和第一二向色镜；第一分束镜用于传输来自第一光源的激发光和反射来自目标对象的拉曼光谱的散射信号光；光谱仪用于接收经第一分束镜反射的来自目标对象的拉曼光谱的散射信号光；第一耦合物镜用于接收来自第一分束镜或来自共定位模块的出射光；第一光纤用于接收来自第一耦合物镜的出射光；第一透镜组用于接收来自第一光纤的出射光；第一二向色镜用于接收和传输来自第一透镜组的出射光。4.如权利要求3所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，光谱仪和第一分束镜之间设置有光栅和接收透镜，光栅用于对来自第一分束镜的反射光分光，接收透镜用于接收来自光栅的出射光，光谱仪用于接收来自接收透镜的出射光。5.如权利要求3所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，第一透镜组包括第一收集透镜。6.如权利要求3所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，第一光纤包括多芯光纤，其中由多芯光纤中心部分的至少一个纤芯组成的中心纤芯组用于传输来自第一光源的拉曼光谱的激发光，由多芯光纤中围绕所述中心纤芯组的至少一个纤芯组成的外围纤芯组用于传输拉曼光谱的散射信号光。7.如权利要求6所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，所述外围纤芯组以所述中心纤芯组为中心而对称分布。8.如权利要求7所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，所述中心纤芯组在靠近目标对象一侧的末端设置有带通滤光片，并且所述外围纤芯组在靠近目标对象一侧的末端设置有陷波滤光片和/或长通滤光片。9.如权利要求8所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，所述中心纤芯组和所述外围纤芯组的横截面基本上是圆形的。10.如权利要求3所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，光学相干断层成像模块包括探测器、第二光源、分束器、干涉仪、耦合光纤、第二光纤、第二
透镜组、近端扫描子模块和第一反射镜；第二光源、干涉仪、探测器和第二光纤之间通过耦合光纤的一部分光学耦合至分束器；耦合光纤的另一部分耦合至第二光纤；第二透镜组用于接收来自第二光纤的出射光，第一反射镜用于反射来自第二透镜组的出射光，第一二向色镜用于反射来自第一反射镜的反射光从而使来自第一透镜组的光与来自第二透镜组的光耦合，近端扫描子模块用于控制第一反射镜的位置。11.如权利要求10所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，第一透镜组和第二透镜组并行设置在探头内部，第一二向色镜、近端扫描子模块、第一反射镜和至少一部分第二光纤位于探头内部。12.如权利要求11所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，近端扫描子模块用于通过控制第一反射镜的位置来控制第二光源的成像探测光获得目标对象的组织结构影像的位置。13.如权利要求12所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，近端扫描子模块包括微电机。14.如权利要求10所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，第二透镜组包括第二聚焦透镜和衍射透镜，衍射透镜在第二聚焦透镜和第一反射镜之间。15.如权利要求10所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，第二光纤或耦合光纤包括单模光纤。16.如权利要求3所述的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，其中，光学相干断层成像模块包括探测器、第二光源、分束器、干涉仪、耦合光纤、远端扫描子模块、第一反射镜、第二耦合物镜、第二光纤、第二透镜组和第二反射镜；其中，沿第二光源的出射光的传输方向依次设置分束器、远端扫描子模块、第一反射镜、第二耦合物镜和第二光纤；第二光源、干涉仪、探测器和远端扫描子模块之间通过耦合光纤光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳蜀华，朱世杰，陈珣，王璞，
申请(专利权)人：北京术客高鑫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：