[发明专利]一种光路复用的光声—白光共视场内窥镜装置及成像方法

说明书

本发明公开了一种光路复用的光声—白光共视场内窥镜装置及成像方法，装置包括手持内窥镜探头、激光/光学照明系统、控制与数据采集重建系统；所述手持内窥镜探头包括光声‑白光光路复用组件、激光耦合扫描组件以及光声白光探测组件；所述激光耦合扫描组件实现激光的聚焦及扫描，光声‑白光光路复用组件产生光声信号和白光反射信号；所述光声信号被光声探测组件接收，白光发射信号被白光探测组件接收。本发明专利光声激发光路与白光成像光路共用同一路径，从而光声成像与白光成像实现成像中心重合的共视场成像，因此，本发明可同时获取表层光反射信息的光学成像和深层光吸收信息的光声成像，实现白光引导‑光声显微的双模态共视场成像探测。

技术领域

本发明属于内窥镜无损检测技术领域，特别涉及一种光路复用的光声—白光共视场内窥镜装置及成像方法。

背景技术

白光成像技术是通过白光照明后，通过摄像单元接收白光图像，是一种对成像区域的表面成像的成像技术；白光硬内窥镜是目前广泛应用于工业探伤、医学影像等领域的常规器械，但由于基本原理是利用反射信号获取检测图像，受介质散射影响大，只能对成像区域浅表面成像。

光声成像技术是指当脉冲激光照射到生物的组织中时，组织中的光吸收区域将产生超声信号，这种由光激发产生的超声信号称为光声信号。生物组织中的光吸收介质快速升温膨胀产生的光声信号携带了组织的光吸收特征信息，通过探测光声信号能重建出组织中的光吸收分布图像。光声成像既具有纯光学组织成像中的高特异性，也具有超声成像中的深穿透特性的优点，它反映的是吸收体的光吸收差异；基于光声成像研制的光声内窥镜，对组织的穿透深度可达数毫米。

近年来，已经有国内外很多团队提出了许多光声内窥镜的方案，专利号201210186582.8提出了一种前视光声内窥镜，主要用于针对目标组织端面进行内窥成像，但是由于探头内部包含压电扫描装置，无法实现微型化设计，而且压电扫描装置工作引起的震动会形成较大的噪声，不利于成像；申请号201711122120.9提出了一种基于MEMS镜的光声内窥显微成像装置及其成像方法，该内窥镜为获得足够的成像范围必须得缩短工作距离或者扩大内窥镜直径，难以实现对人体内脏器官或较隐蔽的区域的扫描成像；同时这是一种单一模式的成像方法，在光声内窥镜的应用场景中，该种内窥镜存在无法实时观察到腔体中激光与成像区域之间的位置关系，激光难以准确照射到目标成像区域的问题；专利号201310739425.X中提出了一种直肠内光学、光声、超声多模成像内窥镜及其成像方法，该方案将光学摄像头装备在直径12mm的套管中，尺寸大，同时该方案无法光声成像与白光成像实现成像中心重合的共视场成像，仍然难以准确定位成像区域；同时也存在激光焦点与成像区域之间的关系难以确定，从而导致分辨率降低的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种光路复用的光声-白光共视场内窥镜装置及成像方法，首次将光声-白光复用光路应用于光声内窥领域，实现了光声成像与白光成像实现成像中心重合的共视场成像，解决了现有光声内窥探头尺寸大，工作距离短，光声成像无辅助定位的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种光路复用的光声—白光共视场内窥镜装置，包括控制及数据采集重建系统、激光/光学照明系统以及手持内窥镜探头；所述手持内窥镜探头包括探头外壳、光声-白光光路复用组件、激光耦合扫描组件以及光声白光探测组件；

所述控制及数据采集重建系统控制激光/光学照明系统出射激光与白光耦合进入所述手持内窥镜探头；所述激光耦合扫描组件实现激光的聚焦及扫描；所述光声-白光光路复用组件中的中继透镜组等比例传输扫描激光到成像区域产生光声信号，光声-白光光路复用组件中的照明光纤同时照射同一成像区域产生白光反射信号；产生的光声信号被光声白光探测组件接收，而白光发射信号被光声白光探测组件接收，最终通过控制及数据采集重建系统实现数据重建与存储，完成双模态共视场成像；