應(yīng)用于oct內(nèi)窺掃描成像的球囊導(dǎo)管及oct成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種球囊導(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0CT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，這項技術(shù)是建立在光學(xué)、電子學(xué)以及計算機技術(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前沿學(xué)科為一體的新型成像技術(shù)，0CT憑借其具有高分辨率、 高速成像等優(yōu)點而備受人們的關(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，0CT具有極高的分辨率，與傳統(tǒng)的激 光共聚焦顯微鏡相比，0CT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 用光纖束進行光傳導(dǎo)并進行成像，或者采用CCD技術(shù)進行成像，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，對早期的癌癥易造成漏診。
[0004] 內(nèi)窺式0CT技術(shù)是近十年伴隨0CT技術(shù)發(fā)展而誕生并蓬勃發(fā)展的一項0CT分支技 術(shù)，其核心目標(biāo)是在不降低分辨率的前提下將0CT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0CT圖像。這項技術(shù)極大的擴展了 0CT技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，使得0CT檢查 對象已經(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（0CT)系 統(tǒng)具有成像速度快、分辨率高和圖像易識別等優(yōu)點，內(nèi)窺式0CT系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵部件則 是0CT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又能對正常食道有一定的 擴張力，因此作為0CT光學(xué)探頭掃描的首選，然而普通的擴張球囊是由導(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)，充盈時內(nèi)管會彎曲，光學(xué)探頭在掃描的過程 中會出現(xiàn)成像不完全等問題，因此有改進的需要。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型的目的是提供一種能夠在內(nèi)窺鏡下使用，同時又能滿足0CT光學(xué)探頭 掃描的球囊導(dǎo)管，所述球囊導(dǎo)管包括：手柄，所述手柄的一個接口為主機接口，另一接口為 通氣接口；雙腔管，所述雙腔管可以允許0CT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個大氣壓下偏離不超過200微米； 軟頭，所述軟頭為實心結(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，本實用新型的球囊導(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. 1mm，能夠辨別探頭掃描的方向，既不會影響正常圖像的 掃描判斷同時也能在顯示屏上分辨出掃描位置，所述球囊前端封堵，防止體液進入對光學(xué) 掃描造成影響，同時又采用軟性材料，不會劃傷病人食道。球囊的使用壓力為3個大氣壓， 在較低壓力下不會對正常食管造成破壞，同時球囊的熱定型工藝和焊接工藝可保證在3個 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。所述軟頭為實心結(jié)構(gòu)， 能夠防止體液進入。
[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，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 在充盈時有一個伸長余量，從而匹配內(nèi)管的拉伸并保持同心。
[0010] 優(yōu)選地，由于內(nèi)管太厚會影響掃描圖像的清晰度，太薄則會影響探頭的旋轉(zhuǎn)以及 同心度，因此所述內(nèi)管專門為0CT微探頭設(shè)計，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又能保持球囊的記憶特性。
[0012] 優(yōu)選地，本實用新型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] 本實用新型另一目的是提供一種應(yīng)用于高分辨率0CT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入人體；然后將帶有0CT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 0CT設(shè)備上的接頭擰緊，充氣接口與自動充氣泵接頭擰緊，點擊設(shè)備軟件上的充氣按鈕進行 充氣，充氣結(jié)束后點擊軟件上的掃描按鈕進行圖像掃描，掃描結(jié)束后點吸氣按鈕，最后在吸 氣結(jié)束后將球囊導(dǎo)管撤回內(nèi)窺鏡。
[0014] 本實用新型的另一目的是提供一種0CT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)行機構(gòu)、0CT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)信號與后續(xù)光路隔離，防止后續(xù)光路返回的光學(xué)信號干擾激光器 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)主要由兩個光纖耦合器、兩個光 纖環(huán)形器以及兩個光纖偏振控制器組成，其中第一個光纖耦合器一般采用非對稱式光纖 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光纖環(huán)形 器以收集從兩個臂反射或散射回的光學(xué)信號；第二個光纖耦合器可采用對稱式2X2光纖 耦合器（即分光比為50/50)以產(chǎn)生光學(xué)干涉信號并降低直流共模信號，光纖偏振控制器 被對稱的放置在參考臂與樣品臂中，用于調(diào)整兩個臂的偏振狀態(tài)以獲得最佳的光學(xué)干涉信 號。邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)則由一個對稱式2X2光纖耦合器、一個光纖環(huán)形器以及兩個光學(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)信號在經(jīng)過同一個光纖耦合器產(chǎn)生干涉信號，光纖偏振控制器被對稱 的放置在參考臂與樣品臂中，用于調(diào)整兩個臂的偏振狀態(tài)以獲得最佳的光學(xué)干涉信號。馬 赫一曾德爾干涉儀（MZI)的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)對稱、色散管理簡單、探測靈敏度高。邁克爾遜 (Michelson)干涉儀的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單、且不會引入偏正模色散（PMD)，兩者的共同之處 在于兩個臂中間的光程差決定了發(fā)生光學(xué)時鐘的自由光譜區(qū)（FSR)，也最終決定了 0CT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)信號轉(zhuǎn)換成電學(xué)信號；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)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電學(xué)信號，并將數(shù)字信號提供給數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)字信號處理；所 述數(shù)據(jù)處理模塊是具有數(shù)字信號處理能力的芯片（如CPU，GPGPU、DSP、FPGA等），主要用于 對原始信號進行處理并轉(zhuǎn)化為最終的圖像信號；所述圖像顯示模塊主要用于顯示圖像信號 并負(fù)責(zé)圖像的后處理以及測量工作；所述執(zhí)行機構(gòu)由光纖旋轉(zhuǎn)連接器、電機以及電動平移 臺組成，執(zhí)行機構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動0CT微探頭進行旋轉(zhuǎn)掃描，同時電動平移臺驅(qū)動執(zhí)行 機構(gòu)往某一方向移動，這時軟件將獲取到的旋轉(zhuǎn)掃描數(shù)據(jù)及平移臺移動數(shù)據(jù)進行重建，即 產(chǎn)生3D圖像；所述0CT微探頭主要用于進入人體內(nèi)部臟器以傳輸掃頻激光并采集從生物組 織中背向散射的光學(xué)信號；所述球囊導(dǎo)管用于擴張人體內(nèi)部臟器管道，消除皺褶并將0CT 微探頭穩(wěn)定于球囊中心；所述充放氣設(shè)備主要用于擴張球囊導(dǎo)管。
[