應(yīng)用于oct內(nèi)窺掃描成像的球囊導(dǎo)管、使用方法及oct成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種球囊導(dǎo)管，特別是用于光學(xué)相干斷層掃描中的球囊導(dǎo)管，其使用 方法，以及具有所述球囊導(dǎo)管的OCT內(nèi)窺掃描成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)相干斷層成像（OpticalCoherenceTomography，簡稱0CT)，已廣泛應(yīng)用在眼 科診斷領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)是建立在光學(xué)、電子學(xué)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)科學(xué)的基礎(chǔ)上，是集光電及高 速數(shù)據(jù)采集和圖像處理等多項(xiàng)前沿學(xué)科為一體的新型成像技術(shù)，OCT憑借其具有高分辨率、 高速成像等優(yōu)點(diǎn)而備受人們的關(guān)注，并在生物醫(yī)學(xué)與臨床診斷領(lǐng)域開始得到重視和應(yīng)用。
[0003] 與現(xiàn)有的CT、超聲、MRI等其他成像方式相比，OCT具有極高的分辨率，與傳統(tǒng)的激 光共聚焦顯微鏡相比，OCT的成像深度具有明顯的優(yōu)勢。傳統(tǒng)光學(xué)探頭的核心技術(shù)大多采 用光纖束進(jìn)行光傳導(dǎo)并進(jìn)行成像，或者采用CCD技術(shù)進(jìn)行成像，此類內(nèi)窺探頭僅能探測組 織表面的病變，然而早期癌癥的癥狀發(fā)生在表皮以下1-3毫米的深度，因此傳統(tǒng)光學(xué)內(nèi)窺 探頭就顯得力不從心。目前也有通過超聲原理進(jìn)行醫(yī)學(xué)成像的內(nèi)窺探頭，雖然可獲得生物 組織表層以下較深的組織信息，但分辨率僅為毫米量級(jí)，對(duì)早期的癌癥易造成漏診。
[0004] 內(nèi)窺式OCT技術(shù)是近十年伴隨OCT技術(shù)發(fā)展而誕生并蓬勃發(fā)展的一項(xiàng)OCT分支技 術(shù)，其核心目標(biāo)是在不降低分辨率的前提下將OCT光學(xué)成像設(shè)備微型化，為人體內(nèi)部臟器 管腔提供高分辨率OCT圖像。這項(xiàng)技術(shù)極大的擴(kuò)展了OCT技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，使得OCT檢查 對(duì)象已經(jīng)涉及到各種消化道管腔，大消化道管腔（如食道，直腸），小消化道管腔（如膽道） 等。
[0005]Barrett食管是指食管下段的復(fù)層鱗狀上皮被單層柱狀上皮所替代的一種病理現(xiàn) 象，它與食管癌的發(fā)生密切相關(guān)，是一種主要的食管腺癌的癌前病變，本病的診斷主要根據(jù) 內(nèi)鏡檢查，而內(nèi)鏡檢查存在延遲，采樣存在誤差等種種局限，而光學(xué)相干斷層掃描（OCT)系 統(tǒng)具有成像速度快、分辨率高和圖像易識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)窺式OCT系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部件則 是OCT微探頭。它可以將與現(xiàn)有臨床上使用內(nèi)窺鏡或微創(chuàng)技術(shù)結(jié)合，伸入人體內(nèi)部臟器，采 集并收集來自生物組織的背向散射光，而球囊具有透明度好同時(shí)又能對(duì)正常食道有一定的 擴(kuò)張力，因此作為OCT光學(xué)探頭掃描的首選，然而普通的擴(kuò)張球囊是由導(dǎo)絲導(dǎo)引及支撐，充 盈介質(zhì)一般為液體，且內(nèi)管上有標(biāo)記的顯影環(huán)，充盈時(shí)內(nèi)管會(huì)彎曲，光學(xué)探頭在掃描的過程 中會(huì)出現(xiàn)成像不完全等問題，因此有改進(jìn)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種能夠在內(nèi)窺鏡下使用，同時(shí)又能滿足OCT光學(xué)探頭掃描 的球囊導(dǎo)管，所述球囊導(dǎo)管包括：手柄，所述手柄的一個(gè)接口為主機(jī)接口，另一接口為通氣 接口；雙腔管，所述雙腔管可以允許OCT光學(xué)探頭通過；球囊，所述球囊的前端封堵且球囊 上有刻度；內(nèi)管，所述內(nèi)管與所述球囊的同心度在3個(gè)大氣壓下偏離不超過200微米；軟 頭，所述軟頭為實(shí)心結(jié)構(gòu)，其中，所述雙腔管一端與所述手柄連接，另一端與所述內(nèi)管及所 述球囊連接，所述球囊與所述內(nèi)管另一端與所述軟頭連接。
[0007] 傳統(tǒng)的球囊導(dǎo)管需要導(dǎo)絲支撐及導(dǎo)弓丨，導(dǎo)絲直徑一般為0.018in、0.035in、 0. 014in、0. 038in，本發(fā)明的球囊導(dǎo)管可以通過0. 055in的OCT光學(xué)微探頭。所述球囊上有 油墨印刷刻度，線條寬度< 0. 1_，能夠辨別探頭掃描的方向，既不會(huì)影響正常圖像的掃描 判斷同時(shí)也能在顯示屏上分辨出掃描位置，所述球囊前端封堵，防止體液進(jìn)入對(duì)光學(xué)掃描 造成影響，同時(shí)又采用軟性材料，不會(huì)劃傷病人食道。球囊的使用壓力為3個(gè)大氣壓，在較 低壓力下不會(huì)對(duì)正常食管造成破壞，同時(shí)球囊的熱定型工藝和焊接工藝可保證在3個(gè)大氣 壓下內(nèi)管與球囊的同心度偏離不超過200微米，便于光學(xué)成像。所述軟頭為實(shí)心結(jié)構(gòu)，能夠 防止體液進(jìn)入。
[0008] 優(yōu)選地，所述雙腔管通過UV粘膠與所述手柄相連接，其他各部件均采用焊接工藝 連接。
[0009] 優(yōu)選地，所述內(nèi)管長度根據(jù)所述球囊的長度定長，且其長度短于所述球囊，所述球 囊與所述軟頭焊接時(shí)，將所述球囊下推一定距離，使其與內(nèi)管平齊并固定后焊接，使得球囊 在充盈時(shí)有一個(gè)伸長余量，從而匹配內(nèi)管的拉伸并保持同心。
[0010] 優(yōu)選地，由于內(nèi)管太厚會(huì)影響掃描圖像的清晰度，太薄則會(huì)影響探頭的旋轉(zhuǎn)以及 同心度，因此所述內(nèi)管專門為OCT微探頭設(shè)計(jì)，內(nèi)管內(nèi)徑為1. 4_，外徑為1. 65_。
[0011] 優(yōu)選地，所述球囊的折疊卷曲溫度在40°~45°，定型時(shí)間為4~5h，相比于常規(guī) 的球囊折疊工藝，此工藝在保證同心度的同時(shí)又能保持球囊的記憶特性。
[0012] 優(yōu)選地，本發(fā)明中手柄材料可采用聚碳酸酯，雙腔管材料可采用嵌段聚醚酰胺，球 囊和內(nèi)管材料可采用尼龍及其改性聚合物，軟頭可采用嵌段聚醚酰胺。
[0013] 本發(fā)明另一目的是提供一種應(yīng)用于高分辨率OCT內(nèi)窺掃描成像的球囊導(dǎo)管的使 用方法，步驟包括：首先將內(nèi)窺鏡通過人體自然腔道進(jìn)入人體；然后將帶有OCT光纖探頭的 球囊導(dǎo)管插入內(nèi)窺鏡鉗道，并且將球囊推送至需掃描的部位；再將手柄導(dǎo)絲腔接頭與OCT 設(shè)備上的接頭擰緊，充氣接口與自動(dòng)充氣泵接頭擰緊，點(diǎn)擊設(shè)備軟件上的充氣按鈕進(jìn)行充 氣，充氣結(jié)束后點(diǎn)擊軟件上的掃描按鈕進(jìn)行圖像掃描，掃描結(jié)束后點(diǎn)吸氣按鈕，最后在吸氣 結(jié)束后將球囊導(dǎo)管撤回內(nèi)窺鏡。
[0014] 本發(fā)明的另一目的是提供一種OCT內(nèi)窺掃描成像系統(tǒng)，包括掃頻激光模塊、干涉 模塊、探測器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、圖像顯示模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、OCT微探頭、充 放氣設(shè)備、所述球囊導(dǎo)管，其中，
[0015] 所述掃頻激光模塊包括高速掃頻激光器、光纖隔離器與光纖耦合器，將從掃 頻激光器輸出的光學(xué)信號(hào)與后續(xù)光路隔離，防止后續(xù)光路返回的光學(xué)信號(hào)干擾激光器 正常工作；所述干涉模塊可采用光纖式馬赫一曾德爾干涉儀（MZI)或光纖式邁克爾遜 (Michelson)干涉儀結(jié)構(gòu)。其中馬赫一曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)主要由兩個(gè)光纖耦合器、兩個(gè)光 纖環(huán)形器以及兩個(gè)光纖偏振控制器組成，其中第一個(gè)光纖耦合器一般采用非對(duì)稱式光纖 耦合器，將大部分激光輸出至樣品臂的微探頭；在參考臂與樣品臂中均放置一個(gè)光纖環(huán)形 器以收集從兩個(gè)臂反射或散射回的光學(xué)信號(hào)；第二個(gè)光纖耦合器可采用對(duì)稱式2X2光纖 耦合器（即分光比為50/50)以產(chǎn)生光學(xué)干涉信號(hào)并降低直流共模信號(hào)，光纖偏振控制器 被對(duì)稱的放置在參考臂與樣品臂中，用于調(diào)整兩個(gè)臂的偏振狀態(tài)以獲得最佳的光學(xué)干涉信 號(hào)。邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)則由一個(gè)對(duì)稱式2X2光纖耦合器、一個(gè)光纖環(huán)形器以及兩個(gè)光學(xué) 偏振控制器組成，掃頻激光首先經(jīng)過光纖環(huán)形器后在進(jìn)入光纖耦合器，從參考臂與樣品臂 反射或散射回的光學(xué)信號(hào)在經(jīng)過同一個(gè)光纖耦合器產(chǎn)生干涉信號(hào)，光纖偏振控制器被對(duì)稱 的放置在參考臂與樣品臂中，用于調(diào)整兩個(gè)臂的偏振狀態(tài)以獲得最佳的光學(xué)干涉信號(hào)。馬 赫一曾德爾干涉儀（MZI)的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)對(duì)稱、色散管理簡單、探測靈敏度高。邁克爾遜 (Michelson)干涉儀的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單、且不會(huì)引入偏正模色散（PMD)，兩者的共同之處 在于兩個(gè)臂中間的光程差決定了發(fā)生光學(xué)時(shí)鐘的自由光譜區(qū)（FSR)，也最終決定了OCT圖 像的最大成像深度；探測器模塊可采用高速平衡光電探測器，主要用于將從干涉模塊輸出 的干涉光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電學(xué)信號(hào)；所述數(shù)據(jù)采集模塊是高速模數(shù)采集卡，主要用于將模擬 電學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電學(xué)信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)提供給數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理；所 述數(shù)據(jù)處理模塊是具有數(shù)字信號(hào)處理能力的芯片（如CPU，GPGPU、DSP、FPGA等），主要用于 對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)化為最終的圖像信號(hào)；所述圖像顯示模塊主要用于顯示圖像信號(hào) 并負(fù)責(zé)圖像的后處理以及測量工作；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)由光纖旋轉(zhuǎn)連接器、電機(jī)以及電動(dòng)平移 臺(tái)組成，執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)OCT微探頭進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描，同時(shí)電動(dòng)平移臺(tái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行 機(jī)構(gòu)往某一方向移動(dòng)，這時(shí)軟件將獲取到的旋轉(zhuǎn)掃描數(shù)據(jù)及平移臺(tái)移動(dòng)數(shù)據(jù)