[发明专利]具有增加的扫描速度的光学探针系统

说明书

技术领域

本发明涉及适合于微型应用的光学探针。

背景技术

在诊断各种疾病，诸如各种癌症疾病时，需要进行活检。在进行活检而没有检测到恶性细胞时，重要的是能够排除掉这种情况不是恰好由于活检是从错误部位取样的。为了增加活检取样的确定性，可以使用引导下活检。这样的引导下活检取样可以基于多个图像形态(modality)，示例包括X-射线、CT、MRI、超声以及光学装置。

通过使用微型针状显微镜进行光学成像用于多种目的。通过使用针状显微镜进行成像具有的优点在于：它并不涉及有害的X-射线或昂贵的CT或MRI扫描仪机械。而且，它支持与活检针本身的集成，从而实现在活检之前、期间和之后，对活检部位进行直接的可视检查。

在现有技术中，用于医疗应用的光学探针系统通过用于扫描整个视场的电磁驱动光纤系统来扫描整个视场。以与光纤系统的移动部件的机械共振频率一致的扫描频率来扫描整个视场。因此可以在利用有限驱动电流的情况下获得有效扫描，从而意味着在由微型驱动线圈消耗有限热量的情况下能够获得合理的扫描速度。

然而，本发明的发明人发现在所述的现有技术的探针系统中，扫描速度受有限的扫描频率限制，该有限的扫描频率又会影响对于充分扫描图像所需的时间——医疗应用中的重要因素。

发明内容

实现适合用于微型医疗设备中的，能够提供高速扫描同时没有由驱动元件产生热量的问题的光学探针系统将是有利的。特别是，期望所获得的扫描速度超过通过以等于移动部件的机械共振频率的扫描频率来扫描视场而获得的速度。由于能够更快地执行例如活检的医疗处理，因此增加的扫描速度能够用于提供给患者更好的舒适度。可替换地，增加的扫描速度能够用于增加所捕获图像中的图像分辨率，并且因而以相同的捕获时间提供更好的图像质量。一般而言，本发明优选在于寻求缓解、减轻或消除上述单个或任意组合的缺点的一个或多个。具体来说，本发明的目标在于提供解决现有技术的上述问题或其它问题的系统和方法。

在第一方面中，本发明提供一种光学探针系统，包括：

-探针，包括：

-具有远端的光波导；

-外壳，所述光波导安装在所述外壳内部，以使得所述远端相对于所述外壳可产生位移；以及

-包括一组致动器的致动系统，例如电磁致动系统，其能够通过将驱动信号施加至该组致动器而引起的位移力使所述远端产生位移；以及

-可操作地连接到所述探针的控制单元，所述控制单元设置为产生至该组致动器的所述驱动信号，以根据视场上的扫描形式来使所述远端产生位移，其中所述控制单元产生所述驱动信号，以提供根据所述驱动信号的幅值而变化的扫描频率。

通过将电驱动信号提供给致动器以使得扫描频率根据驱动信号的幅值而变化，能够获得视场上的可变扫描频率。因而，能够获得的扫描速度超过通过提供该视场上的固定扫描速度而获得的速度，而且不会出现来自例如驱动线圈的驱动元件的过热问题。

在现有技术的光学探针系统中，为了能够以接近于共振频率的频率工作，使用包括圆形或椭圆形线的螺旋来扫描目标区域。能够扫描的最大半径由能够施加至驱动线圈而没有使该驱动线圈过热的最大电流限制，即假设没有对于最大允许半径的几何约束。较高的驱动电流造成来自例如线圈的致动器的较高热消耗。然而，如果系统扫描半径小于最大半径的圆时，所使用的电流低于最大允许电流。因此，在该情况下，能够以高于共振频率的频率来扫描相同的线，该频率将要求更高的电流以达到相同的半径，但仍没有超过最大允许电流。因此，在优选实施例中，监测该热消耗，并且因此可以将扫描频率选择为尽可能高，但不高到使致动器超出负荷。在小半径下使用这样增加的扫描速度，与现有技术系统的恒定扫描速度相比，可以增加总的扫描速度。

在优选实施例中，控制单元产生驱动信号，以使得在视场上扫描期间所述驱动信号的所述幅值变化。这尤其可以通过将包括一组谐波信号的驱动信号施加至该组致动器来获得，该组谐波信号诸如是一组异相90°的两个谐波信号，并且其中该组致动器包括两个彼此间隔90°分开设置的致动器。

该组致动器可以包括诸如电磁和/或压电类型的一个或若干个类型的不同致动器类型。因此，该组致动器可以包括导电线圈和压电元件中的至少一个。

可以通过将驱动信号施加至该组致动器，造成以螺旋形式扫描或Lissajous图形扫描，来执行视场上的扫描。