[实用新型]集成光学相干层析成像与激光诱导荧光光谱的单光纤内窥系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学相干层析成像和激光诱导荧光光谱诊断技术，尤其是涉及一种集成光学相干层析成像与激光诱导荧光光谱的单光纤内窥系统。

背景技术

近年发展起来的，用于诊断人体组织病变的光学活检方法已经成为现代光学技术应用的一大方向。光学活检的实用技术包括组织光谱诊断和成像诊断，相比较于传统诊断方法，其优越性主要表现为：(1)减少甚至摒弃对疑似组织的活检，从而减小病人痛苦；(2)在组织结构异常不明显的情况下，能够对活检手术进行有效指导；(3)在临床手术期间，对病变组织边界进行判断。

光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，简称OCT)是近年发展起来的层析成像技术，能实现对非透明高散射介质内部的组织结构与生理功能进行非接触、无损伤、高分辨率成像。已在生物医学领域和临床诊断上得到广泛应用，可用于眼科、皮肤等疾病的早期诊断上。

激光诱导荧光(Laser Induced Fluorescence，简称LIF)光谱以其极高的分辨率、灵敏度和精确度等优点成为了光学活检技术研究中的一个重要领域。目前，利用激光诱导荧光光谱诊断各种组织病变的研究已经进行得比较深入，包括消化道疾病、皮肤疾病、血管疾病以及其它部位组织的病变等。荧光辐射由生物体组织在一定波长的入射光激发下产生，荧光辐射光谱带有组织生物化学成分的信息。产生荧光的荧光基质包括生物体组织自带的如氨基酸，弹性蛋白，角蛋白，维生素和卟啉等，也包括外部添加的化学染色剂如罗丹明等。

常规的OCT技术只能提供样品的形态学信息，而荧光光谱只能探测组织的生化成分的变化却无法直观地给出三维结构图像。因此，OCT和LIF技术的整合将极大地提升疾病诊断的准确性和效率，尤其是对早期肿瘤等初级的组织病变将具有更高的灵敏度。对于疾病的预防和治疗将起到不可估量的推动作用。

光纤探头是内窥系统的关键部件，而探头的小型化则是实施在体内窥诊断的前提条件，成像探头只有满足小型化要求，才能进入人体内腔，实施在体光学活检。多种光学诊断模式的集成将增加探头光学系统，机械结构等方面的复杂度，从而增加探头尺寸，并可能降低系统的稳定性和可靠性。另外，探头的设计和制作成本也会大大增加。因此，如何在尽可能少的光学器件条件下整合多个诊断模式是减小探头尺寸，降低成本的有效途径。A.R.Tumlinson等人报道的双功能探头采用光纤分离的设计实现OCT和LIF的集成。(A.R.Tumlinson，L.P.Hariri，U.Utzinger，and J.K.Barton，“Miniature endoscope for simultaneousoptical coherence tomography and laser-induced fluorescence measurement”，AppliedOptics，43(1)：113-121，(2004))。在他们的探头中，一根单模光纤用于传导OCT成像中的光源与信号光，一根多模光纤用于传导激发光，另外两根多模光纤用于传导荧光信号。这一设计，仅仅是把两种探头在进行合并，做结构上的整合。由于光纤数没有减少，从而无法从本质上对系统进行简化。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种集成光学相干层析成像与激光诱导荧光光谱的单光纤内窥系统，通过采用一种双包层光纤与双包层光纤耦合器，使得OCT与LIF两个诊断模式的光都只需要经过一根光纤传输整合到一个系统。

本实用新型所采用的技术方案是：

包括光源单元、光纤干涉仪、双包层光纤耦合单元、内窥探头单元、LIF信号采集与处理单元、OCT信号采集与处理单元和计算机单元；光源单元中的第一单模光纤耦合器经单模光纤与光纤干涉仪中的第二单模光纤耦合器的第一端口连接，双包层光纤耦合单元中的熔接点经单模光纤与光纤干涉仪中的第二单模光纤耦合器第二端口连接，双包层光纤耦合单元中的双包层光纤耦合器的第一端口经双包层光纤接内窥探头单元，双包层光纤耦合器的第二端口经双包层光纤接LIF信号采集与处理单元的长波通滤波器，OCT信号采集与处理单元中的带通滤波器经单模光纤与光纤干涉仪中的第三端口连接，LIF信号采集与处理单元和OCT信号采集与处理单元与计算机单元连接。

所述的光源单元包括OCT光源、光隔离器、LIF光源和第一单模光纤耦合器；OCT光源发出的低相干光经光隔离器后，经单模光纤接第一单模光纤耦合器的第二端口，LIF光源发出的光经单模光纤接第一单模光纤耦合器的第三端口。