[发明专利]用于漫射光断层成像的内窥式旋转探头

说明书

技术领域

本发明属于医学断层成像技术领域，涉及一种内窥式旋转探头。

背景技术

近红外漫射光检测技术具有安全、可靠、连续、实时及无损的特点，在组织体研究中具有较高的应用价值。该技术利用特定波长的光照射到组织体表面，可探测到组织体表下数厘米，检测组织出射光的分布情况，并根据检测结果重构出被检体的光学特性参数(吸收系数μ_a和约化散射系数μ′_s)，从而达到病变的分级以及监测癌变组织对治疗的反应的目的。根据人体宫颈的形状，医学诊断中通常使用内窥探头对宫颈进行检测，由美国俄克拉荷马大学的朴大庆教授领导的研究组，使用的探头外壳内固定了8根源光纤和8根探测光纤，源光纤发出的光照射到锥形镜上，使光束在行进方向弯折90°，光束经探头外壳上的窗投射到宫颈壁，经宫颈表面反射的光和组织体散射的光被收集到光纤上的锥形镜，并导入到探测光纤。其不足为：第一，光纤使用量多，造价高；第二，由于探头尺寸较小，探头外窗的个数有限，即当源光纤照射一点时，最多有8个固定探测点，有效探测区域有限，无法实现灵活探测。

之前天津大学也设计过一种内窥探头，即天津大学梁菊兰硕士论文《内窥式近红外光频域检测系统及实验研究》中提到的内窥探头，其核心是采用三根完全相同的侧面发光光纤，即两根源光纤和一根探测光纤，三根光纤按指定位置被嵌入圆柱探头的表面，保证所有源点和探测点处于同一圆周上，利用光开关对源光纤进行分时选择，但只能实现单点检测，而且不能实现圆周扫描，同时，侧照光纤既不能较好地垂直照射宫颈的内壁，也不能较好地垂直接收内壁上的漫射出射光，检测得到的正向参数必然与所模拟的数据存在偏差，导致检测结果不准确。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的上述不足，提供一种结构简单、易于操作、适用于漫射光断层成像的内窥式探头。本发明提供的内窥式探头，仅用一根源光纤和一根探测光纤即可实现多点激励多点检测的无盲点圆周扫描，使系统结构更加紧凑，更适于临床要求。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于漫射光断层成像的内窥式旋转探头，包括底板、外套、中空管、实心管、源光纤、探测光纤、小轴承、大轴承、大同步轮、小同步轮、步进电机、同步轮和同步带和步进电机，在实心管和中空管上分别设置有凹槽，源光纤固定在实心管的凹槽内，探测光纤固定在中空管的凹槽内，在实心管和中空管之间设置有小轴承，中空管和轴承座之间设置有大轴承，轴承座固定在底板上；实心管的顶端与中空管的顶端平齐，后端延伸到空心管的外部，在实心管的后端上固定有小同步轮，在中空管的后端上固定有大同步轮，大同步轮和小同步轮各由一个步进电机通过同步带驱动。

作为优选实施方式，所述的源光纤包括光纤包层、固定套、格林透镜和纤芯，材质为多模光纤，光纤顶端固定有用于光束的聚焦和准直的格林透镜，透镜的远端被处理成45°斜面，光纤包层用于保护纤芯，固定套用于对格林透镜和光纤顶部的连接处的固定和保护。

所述的探测光纤包括光纤包层、固定套以及纤芯，探测光纤材质为多模光纤，探测光纤顶端的纤芯被处理成45°的斜面。

在中空管和底板之间各设置一块挡板，作为探测光纤的机械零点；在实心管和底板之间之间各设置一块挡板，作为源光纤的机械零点。

实心管的顶端与中空管的顶端平齐，后端延伸到空心管的外部，中空管前端除凸出的凹槽外，其余位置均比实心管短。

中空管外部设置有外套，外套固定在轴承座上，其顶端为流线型。

本发明特点为全自动检测，由计算机控制两光纤不同角度的旋转，以设定源光纤照射位点以及探测光纤探测位点，即可实现宫颈癌前病变探测。有益效果是：

(1)减少光纤数目，提高扫描灵活性。只需要两根光纤即可实现多点激励多点检测的圆周扫描，减少了光纤数目，降低了探头制作成本，同时源光纤和探测光纤可以分别以任意角度旋转照射和探测，相比现有探头，该探头扫描更加方便灵活。

(2)实现垂直入射和垂直接收，使测量更加准确。对光纤顶端进行了处理，使用了合适的光学系统，保证光束偏折90°，既能较好地垂直照射宫颈的内壁，又能较好地接收内壁的出射光，使测量更加准确。

(3)体积小，便于携带。该探头尺寸较小，因此既可做成手提式也可做成自动调节式。

(4)全自动化控制。该探头在有效探测区内由计算机控制进行检测，减少人为干扰因素，精度高，提高了仪器的可靠性及运行效率。