本發(fā)明涉及生物醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種全掃描光聲雙模內(nèi)窺鏡探頭。

背景技術(shù)：

目前的常用的光學內(nèi)窺鏡主要是是光、機、電一體的NDT儀器，它分為三類系列產(chǎn)品：第一類，硬性內(nèi)窺鏡系列；第二類，纖維內(nèi)窺鏡系列；第三類，電子視頻內(nèi)窺鏡系列。硬性內(nèi)窺鏡系列其工作原理是利用轉(zhuǎn)像透鏡光學技術(shù)來傳送影像，并由光導纖維提供傳光照明。纖維內(nèi)窺鏡系列其工作原理是由高品質(zhì)韻傳像纖維來傳送圖像，通過目鏡直接觀察。電子視頻內(nèi)窺鏡系列是運用超小型電荷耦合器件（CXD)技術(shù)制造電子視頻內(nèi)窺鏡產(chǎn)品。上述三類內(nèi)窺技術(shù)其基本原理都是利用光學散射或者反射信號獲取檢測圖像，由于受介質(zhì)散射影響大，存在穿透深度淺（～mm級）的缺點。

為此，現(xiàn)有技術(shù)中研制出了超聲內(nèi)窺鏡和光聲內(nèi)窺鏡，超聲內(nèi)窺成像對組織的穿透深度可達30mm 以上，它反映了吸收體的聲阻抗參數(shù)。光聲成像作為近年來發(fā)展起來的一種新型成像方法，它反映了吸收體的光吸收參數(shù)。但超聲內(nèi)窺鏡在成像技術(shù)在對比度和功能性方面的缺陷，同時，光聲內(nèi)窺鏡在探測深度與成像分辨率不足，為此需要一種能集超聲內(nèi)窺鏡和光聲內(nèi)窺鏡功能于一體的內(nèi)窺鏡。專利申請?zhí)枮?01010187650.3，專利名稱是一種血管內(nèi)光聲超聲雙模成像內(nèi)窺鏡裝置及其成像方法，公開了一種集光聲探測和超聲探測功能的內(nèi)窺鏡，但這種內(nèi)窺鏡探頭尺寸較大，且探測面積較小，影響探測精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種全掃描光聲雙模內(nèi)窺鏡探頭，該探頭具有超聲探測和光聲探測兩種探測模式，有效形成了優(yōu)勢互補，解決了內(nèi)窺鏡成像對比度和成像深度不可兼得的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種全掃描光聲雙模內(nèi)窺鏡探頭，包括：

超聲換能器，其內(nèi)側(cè)端設置為半球形內(nèi)凹面，所述半球形內(nèi)凹面配置為超聲探測接收面，所述超聲換能器的軸向外側(cè)套設有管殼，所述超聲換能器轉(zhuǎn)動設置在所述管殼內(nèi)側(cè)壁上；

入射光纖，其出射光線軸向透過所述超聲換能器照射在所述半球形內(nèi)凹面的球心；

錐面反射鏡，其反射錐面軸向轉(zhuǎn)動設置在所述半球形內(nèi)凹面的球心部位，入射光纖的入射光在所述反射錐面反射后從內(nèi)窺鏡側(cè)壁垂直出射在待測部位；

其中，所述半球形內(nèi)凹面中心的外側(cè)的內(nèi)凹面上設置有一個超聲振元，所述超聲振元發(fā)出的超聲波通過所述反射錐面反射后從內(nèi)窺鏡側(cè)壁傾斜出射在待測部位。

優(yōu)選的，所述入射光纖的出射光線透過所述超聲換能器以與所述反射錐面成45°夾角的方向入射到所述反射錐面上。

優(yōu)選的，所述錐面反射鏡設置在所述管殼內(nèi)，所述管殼的軸向與所述反射錐面成45°夾角，所述反射錐面中心外周的所述管殼上設置有環(huán)形透明窗口，所述管殼外套設有能透過光聲信號的外管。

優(yōu)選的，所述管殼前端設置有圓弧部，所述圓弧部內(nèi)設置有磁矩耦合電機，所述磁矩耦合電機的輸出軸與所述錐面反射鏡端面連接。

優(yōu)選的，所述磁矩耦合電機靠近所述透明窗口設置，所述超聲換能器的外側(cè)端延伸至所述透明窗口處，靠近所述透明窗口的所述超聲換能器的一端部設置有通過產(chǎn)生磁矩變化控制所述磁矩耦合電機轉(zhuǎn)動的驅(qū)動部，所述驅(qū)動部固定設置在所述管殼上，所述驅(qū)動部與所述信號采集組件電連接。

優(yōu)選的，所述超聲振元的發(fā)射端對準所述反射錐面，且所述超聲振元與所述半球形內(nèi)凹面中心通過反射錐面之間的夾角小于15°。

優(yōu)選的，所述外管為醫(yī)用氯乙烯管，所述入射光纖為多模光纖，其直徑為800um。

優(yōu)選的，所述入射光纖出射方向與錐面反射鏡的軸向轉(zhuǎn)動方向處于同一軸線上，所述錐面反射鏡錐面上鍍有高反射膜。

優(yōu)選的，所述超聲換能器的外側(cè)端與一驅(qū)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動連接，所述驅(qū)動機構(gòu)固定在所述管殼的內(nèi)側(cè)壁上，所述超聲換能器的側(cè)壁上設置有一圓周齒輪帶，所述驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸轉(zhuǎn)動連接至所述齒輪帶上。

優(yōu)選的，所述管殼上設置有環(huán)形臺階，所述超聲換能器在所述環(huán)形臺階上360°來回轉(zhuǎn)動，所述齒輪帶上設置有用于限制所述超聲換能器過轉(zhuǎn)的限位開關(guān)，所述錐面反射鏡與所述超聲換能器同步轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

1、本發(fā)明的內(nèi)窺鏡具有超聲探測、光聲探測以及超聲與光聲同時探測的三種工作模式，可以根據(jù)探測環(huán)境的需要由自由選取，探測模式選擇性更多，探測質(zhì)量顯著提高；

2、超聲探測和光聲探測有效形成優(yōu)勢互補，使得探測深度更大、成像對比度和成像精度更高；

3、在超聲換能器上設置有半球形的探測面，其包絡超聲信號的反射路徑，提高了反饋信號接收的有效性，提高探測精度；

4、將超聲換能器設置在錐面反射鏡后端，同時將入射光纖穿過超聲換能器設置，縮小了探頭尺寸；

5、只使用了一個超聲振元，使其與錐面反射鏡同步轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了位置精準的同步探測。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明內(nèi)窺鏡探頭的探測信號從上端出射時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明內(nèi)窺鏡探頭的探測信號從下端出射時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為超聲換能器的前視圖；

圖4為超聲換能器的后視圖；

以上附圖中：1、弧形部；2、入射光纖；3、超聲換能器；31、透視窗；32、超聲振元；33、齒輪帶；34、驅(qū)動機構(gòu)；4、管殼；41、環(huán)形臺階；5、磁矩耦合電機；6、錐面反射鏡；7、外管；8、透明窗口；9、驅(qū)動部；10、待測部位。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

應當理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

如圖1-4所示，本發(fā)明提供一種全掃描光聲雙模內(nèi)窺鏡探頭，包括：

超聲換能器3，其一端設置為半球形內(nèi)凹面，所述半球形內(nèi)凹面配置為超聲探測接收面；如圖1中的左側(cè)內(nèi)凹面，本實施例中，超聲換能器設置為圓柱狀結(jié)構(gòu)，在圓柱的軸向一側(cè)開設有一半徑與圓柱半徑一致的內(nèi)凹球面，在所述半球形內(nèi)凹面上布滿有超聲探測單元，用于探測接收并探測從待測部位反饋回來的超聲信號，且所述半球形內(nèi)凹面中心設置有一透視窗31，所述透視窗內(nèi)嵌在所述超聲換能器中，所述透視窗的外表面與所述半球形凹面齊平；所述超聲換能器的軸向外側(cè)套設有管殼4，所述超聲換能器360°轉(zhuǎn)動設置在所述管殼內(nèi)側(cè)壁上；

入射光纖2，其入射端與激發(fā)光源發(fā)生器相連，所述超聲換能器3軸向開設有與所述透視窗連通的通孔，所述入射光纖的出射端設置在所述通孔中，透視窗31密封設置在所述通孔的內(nèi)側(cè)一端，入射光纖的出射端口向外對準透視窗，從而可以將入射光纖出射的光源透過透視窗而向外投射，所述入射光纖的出射光線透過所述透視窗對準所述半球形內(nèi)凹面的球心；

錐面反射鏡6，其反射錐面軸向轉(zhuǎn)動設置在所述半球形內(nèi)凹面的球心部位，所述入射光纖的出射光線透過所述透視窗以與所述反射錐面成45°夾角的方向入射到所述反射錐面上，入射光纖的入射光在所述反射錐面反射后從內(nèi)窺鏡側(cè)壁垂直出射在待測部位10。

如圖1和2中的虛線所示，入射光在待測部位激發(fā)出超聲波信號后，超聲信號入射到探頭內(nèi)的錐面反射鏡上，經(jīng)反射后，傳播至超聲探測接收面上，生成電信號，由此還原生成待測部位的圖像，從而完成在光聲模式下的探測。

所述錐面反射鏡設置在所述管殼內(nèi)，所述管殼的軸向與所述反射錐面成45°夾角，所述反射錐面中心外周的所述管殼上設置有環(huán)形透明窗口8，所述管殼外套設有能透過光聲信號的外管7，光源入射到反射錐面并帶有一定角度進行反射，依次透過所述透明窗口和外管，照射在待測部位上。

其中，所述半球形內(nèi)凹面中心的外側(cè)的內(nèi)凹面上設置有一個超聲振元32，所述超聲振元發(fā)出的超聲波通過所述反射錐面反射后從內(nèi)窺鏡側(cè)壁傾斜出射在待測部位，所述超聲振元與所述錐面反射鏡同步轉(zhuǎn)動，如圖1和2中的直線所示，所述超聲振元32發(fā)射端對準所述反射錐面，且所述超聲振元與所述半球形內(nèi)凹面中心通過反射錐面之間的夾角小于15°，本實施例中該夾角為7°，使得超聲振元發(fā)出的超聲波傾斜入射到錐面反射鏡上后，反射波能從所述透明窗口中傾斜向外傳播至待測部位，如果所述超聲振元與所述半球形內(nèi)凹面中心通過反射錐面之間的夾角過大，則在反射錐面上的反射波無法從透明窗口中向外傳播，導致無法進行超聲探測；超聲探測信號傳播至待測部位并產(chǎn)生反饋超聲信號后，該反饋超聲信號透過透明窗口傾斜傳播至反射錐面上，在反射追面上反射傳播至超聲探測接收面上，生成電信號，由此還原生成待測部位的圖像，從而完成超聲探測模式下的探測。

所述管殼前端設置有圓弧部1，便于內(nèi)窺鏡探頭移動，降低阻力和與器官的摩擦，所述圓弧部內(nèi)設置有磁矩耦合電機5，所述磁矩耦合電機的輸出軸與所述錐面反射鏡端面連接，且將所述磁矩耦合電機靠近所述透明窗口設置，在靠近所述透明窗口的所述超聲換能器的一端部設置有通過產(chǎn)生磁矩變化控制所述磁矩耦合電機轉(zhuǎn)動的驅(qū)動部9，所述驅(qū)動部固定設置在所述管殼上，所述驅(qū)動部與所述信號采集組件電連接，驅(qū)動部根據(jù)輸入信號來控制磁矩耦合電機的旋轉(zhuǎn)，帶動錐面反射鏡旋轉(zhuǎn)，將入射光線以逐圈掃描的方式入射到待測部位，激發(fā)出超聲波，由于采用耦合電機，透明窗口8處就無需導線通過，也不會被導線阻擋可視角度，因此采用磁矩耦合電機增加了透明窗口8的可視角度（360度）。如圖1所示，探測信號從探頭上端入射到待測部位，當反射錐面旋轉(zhuǎn)180°時，如圖2所示，探測信號從探頭下端入射到待測部位。

一種實施例中，所述入射光纖的出射光線透過所述超聲換能器以與所述反射錐面成45°夾角的方向入射到所述反射錐面上，出射光線經(jīng)所述反射錐面反射后照射在待測部位。

上述技術(shù)方案中，所述外管為醫(yī)用氯乙烯管，所述入射光纖為多模光纖，其直徑為800um。

上述技術(shù)方案中，所述入射光纖出射方向與錐面反射鏡的軸向轉(zhuǎn)動方向處于同一軸線上，所述錐面反射鏡錐面上鍍有高反射膜，以增加反射率，入射光線的入射方向與磁矩耦合電機的輸出軸同軸，隨著錐面反射鏡的連續(xù)旋轉(zhuǎn)，入射光線始終與錐面成45°夾角，同時反射光線垂直于管殼向外出射照射在待測部位。

如圖3所示，圖中虛線圓圈為所述超聲振元隨所述超聲換能器轉(zhuǎn)動時的旋轉(zhuǎn)路徑，所述超聲振元與所述錐面反射鏡同步轉(zhuǎn)動，具體的，在所述超聲換能器的外側(cè)端與一驅(qū)動機構(gòu)34轉(zhuǎn)動連接，所述驅(qū)動機構(gòu)34固定在所述管殼4的內(nèi)側(cè)壁上，所述管殼上設置有環(huán)形臺階41，所述超聲換能器在所述環(huán)形臺階上360°來回轉(zhuǎn)動，所述驅(qū)動機構(gòu)34可以選為同步電機，所述同步電機與磁矩耦合電機同步驅(qū)動，也就是說，所述錐面反射鏡與超聲換能器同步轉(zhuǎn)動，所述超聲振元與所述反射錐面之間的相對位置始終不變，在所述超聲換能器的側(cè)壁上設置有一圓周齒輪帶33，如圖4所示，所述驅(qū)動機構(gòu)的輸出軸轉(zhuǎn)動連接至所述齒輪帶33上，從而驅(qū)動機構(gòu)帶動超聲換能器轉(zhuǎn)動，同時，所述齒輪帶33上設置有用于限制所述超聲換能器過轉(zhuǎn)的限位開關(guān)，避免超聲換能器在同一方向上超過360°旋轉(zhuǎn)，使得探頭內(nèi)部的走線攪亂。

具體工作模式：

在光聲探測模式下，采用的光源為激光，當寬束短脈沖激光輻照生物組織時，位于組織體內(nèi)的吸收體吸收脈沖光能量，從而升溫膨脹，產(chǎn)生超聲波，激光透過所述透視窗以與所述反射錐面成45°夾角的方向入射到所述反射錐面上，90°反射后從透明窗口垂直出射到待測部位，激發(fā)超聲波，超聲波信號依次透過外管和透明窗口，照射在反射錐面上，并90°反射到探測面上，超聲換能器接收超聲反饋信號，生成電信號，由此還原生成待測部位的圖像，從而完成超聲探測模式下的探測。隨著錐面反射鏡的持續(xù)轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)待測部位的360°成像。

在超聲探測模式下，在錐面反射鏡和超聲振元同步轉(zhuǎn)動，同時，超聲振元發(fā)出超聲信號，并傾斜入射到反射錐面上，使得超聲振元發(fā)出的超聲波傾斜入射到錐面反射鏡上后，反射波能從所述透明窗口中傾斜向外傳播至待測部位，超聲探測信號傳播至待測部位并產(chǎn)生反饋超聲信號后，該反饋超聲信號透過透明窗口傾斜傳播至反射錐面上，在反射追面上反射傳播至超聲探測接收面上，生成電信號，由此還原生成待測部位的圖像，從而完成超聲探測模式下的探測。隨著錐面反射鏡的持續(xù)轉(zhuǎn)動，相應改變受激的超聲振元，以完成對待測部位的360°探測。

在超聲和光聲同時探測模式下，激光信號和超聲振元的超聲激發(fā)信號同時發(fā)出，按各自的傳播路徑傳播至待測部位，激發(fā)待測部位的超聲信號，并按各自的反饋路徑傳播至超聲探測接收面上，產(chǎn)生相應的超聲反饋信號，生成電信號，由此還原生成待測部位的圖像，并隨著錐面反射鏡的持續(xù)轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)待測部位的360°成像。

由上所述，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡具有超聲探測、光聲探測以及超聲與光聲同時探測的三種工作模式，可以根據(jù)探測環(huán)境的需要由自由選取，探測模式選擇性更多，探測質(zhì)量顯著提高；并且，超聲探測和光聲探測有效形成優(yōu)勢互補，使得探測深度更大、成像對比度和成像精度更高；同時，在超聲換能器上設置有半球形的探測面，其包絡超聲信號的反射路徑，提高了反饋信號接收的有效性，提高探測精度；進一步的，將超聲換能器設置在錐面反射鏡后端，同時將入射光纖穿過超聲換能器設置，縮小了探頭尺寸。本發(fā)明可以實現(xiàn)對組織體較大深度的高分辨率、高對比度的功能成像，并且，只使用了一個超聲振元，使其與錐面反射鏡同步轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了位置精準的同步探測。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。