集成光學(xué)相干層析與血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)檢測(cè)的單光纖內(nèi)窺系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)相干層析成像技術(shù)、血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種集成光學(xué)相干層析成像與血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)檢測(cè)技術(shù)的單光纖內(nèi)窺系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于診斷人體組織病變的光學(xué)內(nèi)窺活檢方法已經(jīng)成為現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)應(yīng)用的一大方向。傳統(tǒng)的光學(xué)內(nèi)窺鏡只能觀察內(nèi)部組織表面，超聲內(nèi)窺技術(shù)可以對(duì)器官斷層的組織形態(tài)進(jìn)行觀察，但由于其分辨率較低，往往難以達(dá)到準(zhǔn)確診斷所需的分辨率水平。
[0003]光學(xué)相干層析成像(Optical Coherence Tomography，簡(jiǎn)稱OCT)是近年發(fā)展起來的層析成像技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)非透明高散射介質(zhì)內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)與生理功能進(jìn)行非接觸、無損傷、高分辨率成像。光學(xué)相干層析成像技術(shù)與內(nèi)窺技術(shù)的結(jié)合，使得內(nèi)窺探頭可以對(duì)器官斷層的組織形態(tài)進(jìn)行高分辨率觀察。
[0004]血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(Fract1nal Flow Reserve,簡(jiǎn)稱FFR)是1993年由荷蘭科學(xué)家提出的一個(gè)推算血流的指標(biāo)，被定義為在病變的遠(yuǎn)側(cè)獲取的狹窄主動(dòng)脈中的最大血液流量與正常最大流量之比，即遠(yuǎn)側(cè)壓力與近側(cè)壓力的比。這個(gè)比值決定了狹窄病變的生理學(xué)意義和其對(duì)患者的影響。通過測(cè)試FFR，醫(yī)生可以更加準(zhǔn)確地識(shí)別和血流動(dòng)力學(xué)相關(guān)的狹窄病變，從而降低過度治療、死亡、心肌梗死和重復(fù)血運(yùn)重建的發(fā)生率。
[0005]常規(guī)的OCT內(nèi)窺技術(shù)可以提供血管的形態(tài)學(xué)信息，而FFR檢測(cè)可以提供血管的功能性信息。因此，OCT和FFR檢測(cè)技術(shù)的整合可以實(shí)現(xiàn)對(duì)感興趣的區(qū)域解剖學(xué)和功能學(xué)的同時(shí)評(píng)估。最新的圣猶達(dá)(St.Jude Medical) ILUMIEN系統(tǒng)，需要使用單獨(dú)的OCT內(nèi)窺鏡和FFR壓力絲，通過分別的兩次插入血管內(nèi)并進(jìn)行測(cè)試。這樣的測(cè)量需要后期處理，整合功能和結(jié)構(gòu)信息。兩次插入增加了患者的痛苦，兩只探頭的成本也較高，且不能保證檢測(cè)區(qū)域的一致性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種集成光學(xué)相干層析(OCT)與血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(FFR)檢測(cè)的單光纖內(nèi)窺系統(tǒng)。本發(fā)明利用OCT檢測(cè)與FFR檢測(cè)的工作波段不同，在內(nèi)窺探頭中使用微型二向色鏡分離OCT檢測(cè)光路和FFR檢測(cè)光路，實(shí)現(xiàn)OCT檢測(cè)與FFR檢測(cè)在單光纖內(nèi)窺系統(tǒng)的整合；在探測(cè)上，使用光纖波分復(fù)用器分離OCT干涉信號(hào)和FFR壓力信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)處理后實(shí)時(shí)顯示血管結(jié)構(gòu)圖像和FFR信息，從而滿足臨床醫(yī)生對(duì)觀察血管內(nèi)各種組織特征和功能性分析的要求。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
包括掃頻光源、FFR光纖壓力傳感器光源、兩個(gè)光纖耦合器、兩個(gè)光纖波分復(fù)用器、兩個(gè)光環(huán)形器、內(nèi)窺探頭單元、參考臂單元、FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光探測(cè)器、平衡探測(cè)器、計(jì)算機(jī)。
[0008]掃頻光源發(fā)出的光經(jīng)光纖傳輸?shù)降谝还饫w耦合器后分成兩路，一路在第一光纖波分復(fù)用器和FFR光纖壓力傳感器光源發(fā)出的光匯合，通過第一光環(huán)形器進(jìn)入樣品臂內(nèi)窺探頭單元；另一路由第二光環(huán)形器進(jìn)入?yún)⒖急蹎卧?br>[0009]從樣品臂內(nèi)窺探頭單元返回的光由第一光環(huán)形器進(jìn)入第二光纖波分復(fù)用器，第二光纖波分復(fù)用器對(duì)光進(jìn)行篩選，其中一路輸出內(nèi)窺探頭單元的FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光并被FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光探測(cè)器探測(cè)；另一路輸出內(nèi)窺探頭單元的OCT信號(hào)光，并與由參考臂單元返回的OCT信號(hào)光在第二光纖耦合器干涉，干涉信號(hào)被平衡探測(cè)器探測(cè)。FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光探測(cè)器和平衡探測(cè)器分別把FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光和OCT干涉信號(hào)光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。
[0010]所述的內(nèi)窺探頭單元包括內(nèi)窺探頭光纖、傳動(dòng)套管、內(nèi)窺探頭保護(hù)套、無芯光纖、格林透鏡、微型二向色鏡、透明照明窗口、FFR壓力感應(yīng)懸臂、微型反射鏡、不透射線引導(dǎo)端。進(jìn)入內(nèi)窺探頭單元的光經(jīng)內(nèi)窺探頭光纖傳輸?shù)綗o芯光纖并經(jīng)格林透鏡聚焦后，傳輸?shù)轿⑿投蛏R，微型二向色鏡反射OCT光源輸出的光，經(jīng)由透明照明窗口照射到血管內(nèi)壁；微型二向色鏡透過FFR光纖壓力傳感器光源發(fā)出的光，照射到附在FFR壓力感應(yīng)懸臂上的微型反射鏡，在不同管壁壓力下FFR壓力感應(yīng)懸臂位置不同導(dǎo)致微型反射鏡位置不同，返回的光強(qiáng)不同。OCT樣品信號(hào)光和FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光由原路返回至第一光環(huán)形器。
[0011]所述的參考臂單元包括參考臂光纖、光纖準(zhǔn)直鏡、色散補(bǔ)償器、聚焦透鏡、反射鏡。進(jìn)入?yún)⒖急蹎卧墓饨?jīng)參考臂光纖傳輸?shù)焦饫w準(zhǔn)直鏡，通過色散補(bǔ)償器后被聚焦透鏡照射到平面反射鏡，從平面反射鏡反射回來的光經(jīng)由原路返回至第二光環(huán)形器。
[0012]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明設(shè)計(jì)的光纖內(nèi)窺探頭只采用一根光纖實(shí)現(xiàn)了 OCT與FFR檢測(cè)的整合，可以對(duì)小直徑的腔道組織進(jìn)行光學(xué)活檢，如心血管、腦血管等。OCT和FFR檢測(cè)的組合可以幫助醫(yī)生實(shí)時(shí)選定最優(yōu)化的治療方案。
[0013]2、整合后的單光纖探頭結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低成本。
[0014]3,OCT和FFR檢測(cè)的整合，不需要對(duì)患者分別進(jìn)行OCT和FFR兩次檢測(cè)，減少了患者的痛苦，保證了檢測(cè)區(qū)域的一致性，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確度和成功率。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖；
圖2為本發(fā)明中內(nèi)窺探頭單元結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明中參考臂單元的光路示意圖。
[0016]圖中:1.掃頻光源；2.FFR光纖壓力傳感器光源；3.第一光纖耦合器；4.第一光纖波分復(fù)用器；5.第一光環(huán)形器；6.第二光環(huán)形器；7.內(nèi)窺探頭單元；8.參考臂單元；9.第二光纖波分復(fù)用器；10.FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光探測(cè)器；11.第二光纖耦合器；12.平衡探測(cè)器；13.計(jì)算機(jī)；14.內(nèi)窺探頭光纖；15傳動(dòng)套管；16.內(nèi)窺探頭保護(hù)套；17.無芯光纖；18.格林透鏡；19.微型二向色鏡；20.透明照明窗口 ；21.血管內(nèi)壁；22.FFR壓力感應(yīng)懸臂；23.微型反射鏡；24.不透射線引導(dǎo)端；25.參考臂光纖；26.光纖準(zhǔn)直鏡；27.色散補(bǔ)償器；28.聚焦透鏡；29.反射鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:
如圖1所示，一種集成光學(xué)相干層析與血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)檢測(cè)的單光纖內(nèi)窺系統(tǒng)，包括掃頻光源1、FFR光纖壓力傳感器光源2、第一光纖親合器3、第一光纖波分復(fù)用器4、第一光環(huán)形器5、第二光環(huán)形器6、內(nèi)窺探頭單元7、參考臂單元8、第二光纖波分復(fù)用器9、FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光探測(cè)器10、第二光纖耦合器11、平衡探測(cè)器12、計(jì)算機(jī)13。
[0018]掃頻光源I與第一光纖親合器3的輸入端通過光纖連接，第一光纖親合器3的一個(gè)輸出端以及FFR光纖壓力傳感器光源2均通過光纖與第一光纖波分復(fù)用器4的輸入端連接，第一光纖波分復(fù)用器4的輸出端與第一光環(huán)形器5的輸入端a通過光纖連接，第一光環(huán)形器5的輸入輸出端b連接內(nèi)窺探頭單元7，第一光纖親合器3的另一個(gè)輸出端與第二光環(huán)形器6的輸入端d通過光纖連接，第二光環(huán)形器6的輸入輸出端e連接參考臂單元8。
[0019]掃頻光源I發(fā)出的光經(jīng)光纖傳輸?shù)降谝还饫w耦合器3后分成兩路，一路在第一光纖波分復(fù)用器4和FFR光纖壓力傳感器光源2發(fā)出的光匯合，通過第一光環(huán)形器5進(jìn)入樣品臂內(nèi)窺探頭單元7 ;另一路由第二光環(huán)形器6進(jìn)入?yún)⒖急蹎卧?。
[0020]第一光環(huán)形器5的輸出端c與第二光纖波分復(fù)用器9的輸入端通過光纖連接，第二光纖波分復(fù)用器9的一個(gè)輸出端與FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光探測(cè)器10通過光纖連接；第二光纖波分復(fù)用器9的另一個(gè)輸出端以及第二光環(huán)形器6的輸出端f與第二光纖耦合器11的輸入端連接，第二光纖耦合器11的輸出端與平衡探測(cè)器12連接；FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光探測(cè)器10和平衡探測(cè)器12均與計(jì)算機(jī)13連接。
[0021 ] 從樣品臂內(nèi)窺探頭單元7返回的光由第一光環(huán)形器5進(jìn)入第二光纖波分復(fù)用器9，第二光纖波分復(fù)用器9對(duì)光進(jìn)行篩選，其中一路輸出內(nèi)窺探頭單元7的FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光并被FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光探測(cè)器10探測(cè)；另一路輸出內(nèi)窺探頭單元7的OCT信號(hào)光，并與由參考臂單元8返回的OCT信號(hào)光在第二光纖耦合器11干涉，干涉信號(hào)被平衡探測(cè)器12探測(cè)。FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光探測(cè)器10和平衡探測(cè)器11分別把FFR光纖壓力傳感器信號(hào)光和OCT干涉信號(hào)光轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)13中進(jìn)行處理。
[0022]如圖2