【技术实现步骤摘要】
本申请涉及医疗器械，特别涉及一种声光耦合内窥成像导管、光学成像系统及成像方法。
技术介绍
1、血管内超声(intravascular ultrasound，ivus)成像，是一种医学成像技术，用于检查和评估心血管系统中的血管病变。ivus利用超声波技术，通过在血管内部插入一个特殊的导管来生成高分辨率的血管图像。这种导管通常称为ivus探头，它包含一个微小的超声传感器，可以发送和接收超声波信号。在介入体内血管腔道后，探头通常以选装扫描的方式进行成像，从而获得血管的层析结构图像。
2、ivus主要侧重于显示血管内部的结构和形态，包括血管壁的厚度、狭窄程度、斑块的性质等。它在提供这些方面的信息上非常有用，但并不适用于检测细胞水平的生物分子或细胞免疫状态等信息。ivus无法提供关于血管内的炎症程度或免疫细胞活动的信息。对于某些疾病，如动脉粥样硬化，炎症和免疫细胞的活动对疾病的发展和处理起到关键作用，但ivus无法直接评估这些生物学方面的参数。而且，ivus不像其他成像技术(如核磁共振成像或荧光成像)那样能够使用分子标记来可视化特定的生物分子或蛋白质，从而无法观察特定分子的表达或分布，以了解疾病的生物学过程。
3、为了打破ivus成像的局限性，一种常见的成像方法是将ivus与光学成像技术(如光学相干断层扫描，oct；近红外荧光，nirf；光声成像，pa以及拉曼光谱成像等)整合在一起。oct能够提供高分辨率的光学图像，与ivus相结合，可以同时获取血管内部的超声图像和高分辨率的光学图像。这有助于更准确地评估斑块的特性
4、传统的内窥光学成像探头通常是基于grin透镜的探头。比较常见的是由一根光纤作为信号传输器件，光纤的末端连接一个grin透镜作为光学聚焦元件。光纤与grin透镜的连接方式一般为直接接触连接，或者是使用耦合胶填充连接。然而，grin透镜通常适用于成像距离相对较浅的区域，成像深度是受限的，且使用光纤和grin透镜连接的探头需要更复杂的控制和调整，装配难度较大。并且，光束对折射率差异比较敏感，对于光纤与grin透镜直接接触或者添加耦合胶的连接方式，通常会在连接面产生较大的端面反射，从而造成更多的光纤损耗，并更有可能给成像结果带来额外的伪影，从而影响对成像结果的判断。
5、此外，通过基于球透镜的光学探头制作方式与ivus探头进行声光耦合。当在需要在水环境下工作，光束在球透镜的研磨斜面全反射条件以及在光束出射球面的聚焦条件都不满足。尽管可以在球透镜研磨斜面进行镀膜来解决全反射问题，然而，在200um左右的微球透镜斜面镀膜的工艺非常困难，镀膜范围过小则无法形成有效反射，范围过大则容易覆盖反射球面，使光束无法出射。目前，光束在水环境下的球面聚焦问题没有有效的解决方案，最直接的是使用透明管将球透镜进行封装，使其不直接接触水环境。然而，使用透明管封装球透镜使光束的传播路径中引入了空气-管内壁，管外壁-水环境两个界面，引入了更多的端面反射，除了造成大量的传播损耗外，最主要是引入了更多的伪影信号，从而极大影响成像结果。
技术实现思路
1、鉴于此，有必要针对现有技术存在的成像质量差的缺陷提供一种可以在适配ivus的工作环境，形成良好的光学聚焦成像效果，从而形成高质量声-光耦合内窥成像、光学成像系统及成像方法。
2、为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
3、本申请目的之一，提供了一种声光耦合内窥成像导管，包括：金属外壳、设置于所述金属外壳内的光纤、与所述光纤熔接一体的球透镜、固定于所述金属外壳上的高频超声换能器及与所述高频超声换能器信号连接的换能器信号传输同轴线，其中：
4、探测光束经所述光纤传输到所述球透镜的斜面端面上并在所述斜面端面发生全反射后向上偏转然后被所述球透镜的球面聚焦于组织处进行光学成像；所述高频超声换能器用于对所述组织处进行超声成像并将所述超声成像通过所述换能器信号传输同轴线传输。
5、在其中一些实施例中，还包括扭矩弹簧，所述扭矩弹簧套设于所述金属外壳的一端。
6、在其中一些实施例中，所述探测光束在所述斜面端面上的全反射角由所述球透镜的折射率与接触介质的折射率差异决定，其关系为：
7、
8、其中，c为全反射角n1为球透镜接触介质折射率，n2为球透镜折射率。
9、在其中一些实施例中，所述球透镜折射率n2为1.7～2.2。
10、在其中一些实施例中，所述光纤包括单模光纤、多模光纤或者双包层光纤。
11、本申请目的之二，提供了一种光学成像系统，包括所述的声光耦合内窥成像导管及成像单元，其中：
12、探测光束经所述光纤传输到所述球透镜的斜面端面上并在所述斜面端面发生全反射后向上偏转然后被所述球透镜的球面聚焦于组织处进行光学成像；所述高频超声换能器用于对所述组织处进行超声成像并将所述超声成像通过所述换能器信号传输同轴线传输；所述成像单元可获取所述光学成像及所述超声成像。
13、本申请目的之三，提供了一种所述的光学成像系统的成像方法，包括下述步骤：
14、探测光束经所述光纤传输到所述球透镜的斜面端面上并在所述斜面端面发生全反射后向上偏转然后被所述球透镜的球面聚焦于组织处进行光学成像；
15、所述高频超声换能器对所述组织处进行超声成像并将所述超声成像通过所述换能器信号传输同轴线传输；
16、所述成像单元获取所述光学成像及所述超声成像。
17、本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：
18、本申请提供的声光耦合内窥成像导管、成像系统及成像方法，探测光束经所述光纤传输到所述球透镜的斜面端面上并在所述斜面端面发生全反射后向上偏转然后被所述球透镜的球面聚焦于组织处进行光学成像；所述高频超声换能器用于对所述组织处进行超声成像并将所述超声成像通过所述换能器信号传输同轴线传输，本申请提供的成像导管，采用熔接一体的方式相比于grin透镜连接方式，没有多余的接触端面，从而具有极低的传输损耗和端面反射，并且不会引入多余的伪影以避免影响最终的成像结果；此外采用高折射率的球透镜作为聚焦元件，可以不需要在球透镜反射斜面镀膜以及封装球透镜的情况下，直接在液体环境下进行反射和聚焦，从而没有多余的连接端面，具有极低的传输损耗和端面反射，以获得高质量的成像效果，能够有效的耦合ivus应用场景。
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1.一种声光耦合内窥成像导管，其特征在于，包括：金属外壳、设置于所述金属外壳内的光纤、与所述光纤熔接一体的球透镜、固定于所述金属外壳上的高频超声换能器及与所述高频超声换能器信号连接的换能器信号传输同轴线，其中：
2.如权利要求1所述的声光耦合内窥成像导管，其特征在于，还包括扭矩弹簧，所述扭矩弹簧套设于所述金属外壳的一端。
3.如权利要求1所述的声光耦合内窥成像导管，其特征在于，所述探测光束在所述斜面端面上的全反射角由所述球透镜的折射率与接触介质的折射率差异决定，其关系为
4.如权利要求3所述的声光耦合内窥成像导管，其特征在于，所述球透镜折射率n2为1.7-2.2。
5.如权利要求1所述的声光耦合内窥成像导管，其特征在于，所述光纤包括单模光纤、多模光纤或者双包层光纤。
6.一种光学成像系统，其特征在于，包括权利要求1所述的声光耦合内窥成像导管及成像单元，其中：
7.一种权利要求6所述的光学成像系统的成像方法，其特征在于，包括下述步骤：
【技术特征摘要】
1.一种声光耦合内窥成像导管，其特征在于，包括：金属外壳、设置于所述金属外壳内的光纤、与所述光纤熔接一体的球透镜、固定于所述金属外壳上的高频超声换能器及与所述高频超声换能器信号连接的换能器信号传输同轴线，其中：
2.如权利要求1所述的声光耦合内窥成像导管，其特征在于，还包括扭矩弹簧，所述扭矩弹簧套设于所述金属外壳的一端。
3.如权利要求1所述的声光耦合内窥成像导管，其特征在于，所述探测光束在所述斜面端面上的全反射角由所述球透镜的折...
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