【技术实现步骤摘要】
本技术涉及内窥影像，涉及一种共线共焦激发的多模态微导管内镜及其成像系统。
技术介绍
1、我国消化道癌症高发、患者基数大，镜下活检是临床诊断的“金标准”，内镜诊疗的需求与日俱增，而人口老龄化趋势更是加剧了对于内镜市场的需求。众所周知，肿瘤的生成发展往往伴随着病变血管生成和组织异常增生，病变血管形态及其层下浸润程度的识别是疾病诊断及手术方案拟定的有力依据。在此背景下，各具特色的内镜技术得到了迅速的发展并相继投入临床应用，包括：白光内镜、染色内镜、电子染色内镜、放大内镜以及超声内镜。通过滤光、生物染色和图像处理等方法增加图像的对比度，一定程度提高了消化道疾病的检出率。然而传统单模态影像技术，如常规的纯光学方法，人们的视野仅能局限于消化道粘膜浅层，粘膜深层、粘膜下层乃至肌层、浆膜层肿瘤病变血管形态学特征依旧是盲区。超声内镜基于组织界面声阻抗差异成像，成像对比度、分辨率较差，更是无法对血管尤其是微血管进行特异性识别成像。单模态影像技术对于良恶性肿瘤的识别，肿瘤的生成周期及转移风险评估，诊断机制不完善，往往误诊率较高，远无法满足对于早癌诊断的需求。
2、光声成像作为一种新兴影像技术应运而生，并在近几十年内得到了蓬勃发展。通过人体内源的发色团特征吸收相应波长的脉冲激光，从而产生载有生物形态、功能信息的光声信号，经数字化采集处理后形成三维体重建图像。该影像手段可以突破传统光学成像深度的软极限(1mm)，获取全壁深层血管网脉络，兼具光学分辨率、对比度以及声学的穿透深度特性。作为光学和声学结合的影像方法，通过光、声点螺旋扫描的成像方式，
技术实现思路
1、本技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种共线共焦激发的多模态微导管内镜及其成像系统，实现能够高灵敏度、高分辨率的光声、超声、oct三模态模成像，解决现有腔道内镜模式下光声、超声、oct成像低激发效率、低灵敏度接收效率问题，兼得实现高光学分辨率、声学分辨率的数字化螺旋坐标实时扫描模式。
2、为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本技术提供的一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，包括同轴线缆、单模光纤、光学固化胶、玻璃插芯、微聚焦透镜、微全反射棱镜、扭力线圈、金属外壳、成像光窗管、透光反声玻璃以及超声换能器；所述双层扭力线圈连接金属外壳的尾接，所述双层扭力线圈内置单模光纤和同轴电缆，外置成像光窗管；所述金属外壳内部设有用于集成单模光纤、同心玻璃插芯、微聚焦透镜和微全反射棱镜的光学通道，光学通道的缝隙用光学固化胶填充；所述单模光纤与同心玻璃插芯组装形成包衣光纤，激光自包衣光纤入射，依次经过微聚焦透镜和微全反射棱镜透射出；所述金属外壳内设镂空的成像光-声耦合窗，所述成像光-声耦合窗中间设有斜台，所述透光反声玻璃贴盖在斜台表面；所述微全反射棱镜出光表面处于透光反声玻璃的正下方，所述透光反声玻璃上映射面与前置的超声换能器投影正对；所述超声换能器的振元面朝向透光反声玻璃，同轴线缆从超声换能器侧面引出，穿引金属外壳侧面的开孔并预埋于电缆通道，最终同单模光纤引入双层扭力线圈。
4、作为优先的技术方案，所述透光反声玻璃为一种高声阻抗差异的致密玻璃材质，能够透射激光光束并反射声束。
5、作为优先的技术方案，所述微全反射棱镜透射出的光束中心与透光反声玻璃中心同心，超声换能器的声轴线投射于椭圆透光反声玻璃的中心。
6、作为优先的技术方案，所述金属外壳的前端设置有换能器载台，所述超声换能器前置于换能器载台上，用于接收光声、超声信号。
7、作为优先的技术方案，所述透光反声玻璃贴于成像光-声耦合窗的斜台上，用于光路的透射与声路的折转。
8、作为优先的技术方案，由单模光纤、微聚焦透镜以及微全反射棱镜所组成的光路系统实现光声脉冲激光以及oct连续激光的传导，oct光学信号经该光路回传至系统终端；所有光束所经过的所有光学镜面设置有抛光角。
9、作为优先的技术方案，所述成像光窗管为一种塑性挤出管或者球囊，拥有声、光高透射率。
10、作为优先的技术方案，所述透光反声玻璃的正反面以及微全反射棱镜的出光面设有疏水涂层；所述内窥镜成像导管以及成像光窗管表面设有亲水涂层。
11、作为优先的技术方案，所述微全反射棱镜采用高折射率、高激光透射率玻璃材料，其结构包括圆柱基底、圆柱侧面以及抛光面；所述抛光面的抛光角为45°，倾斜于水形成玻璃-水全内反射界面，所述圆柱侧面抛光为平面用于光束出射，避免柱面效应。
12、第二方面，本技术提供了一种成像系统，包括所述的共线共焦激发的多模态微导管内镜。
13、本技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
14、(1)本技术提供了一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，该内窥镜在消化内镜背景下实现了光、声共轴共焦的激发模式，同时通过微聚焦透镜和微全反射棱镜实现了光路的末端整形和光路折转，并通过透光反声玻璃巧妙地将声路牵引汇入前置的超声换能器，极大地提高了成像的信噪比，克服了多模态影像技术在内窥应用模式下难以兼容的应用难题。
15、(2)本技术的内窥镜通过扭力线圈传导扭力实现末端探头的螺旋坐标实时扫描成像，探头导管直径可根据现有临床电子内窥镜钳道直径、长度任意定制匹配。因此该专利技术是一种基于多模态影像技术并可以结合常规白光内镜高效即用的全新多模态微导管软内窥镜。
16、(3)本技术通过微光学器件的集成使得该内窥软镜在有限的空间布局内不仅实现了理想的共线共焦激发模式，更是兼得了光学分辨率以及声学分辨率。使得光声、超声、oct三模内窥系统兼具高信噪比、高对比度、高分辨率、高系统可重复性等多项重要的技术特点。
17、(4)本技术根据应用需求，成像光窗管的末端耦合薄膜球囊的尺寸可应变定制，且该内窥镜的光学参数及声学参数(光束及声束的焦距、焦斑、焦深等)可定制，根据不同尺寸的人体自然腔道的检测提供了灵活合适的光、声共焦定位检测方法和手段。
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1.一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，其特征在于，包括同轴线缆、单模光纤、光学固化胶、玻璃插芯、微聚焦透镜、微全反射棱镜、双层扭力线圈、金属外壳、成像光窗管、透光反声玻璃以及超声换能器；所述双层扭力线圈连接金属外壳的尾接，所述双层扭力线圈内置单模光纤和同轴电缆，外置成像光窗管；所述金属外壳内部设有用于集成单模光纤、同心玻璃插芯、微聚焦透镜和微全反射棱镜的光学通道，光学通道的缝隙用光学固化胶填充；所述单模光纤与同心玻璃插芯组装形成包衣光纤，激光自包衣光纤入射，依次经过微聚焦透镜和微全反射棱镜透射出；所述金属外壳内设镂空的成像光-声耦合窗，所述成像光-声耦合窗中间设有斜台，所述透光反声玻璃贴盖在斜台表面；所述微全反射棱镜出光表面处于透光反声玻璃的正下方，所述透光反声玻璃上映射面与前置的超声换能器投影正对；所述超声换能器的振元面朝向透光反声玻璃，同轴线缆从超声换能器侧面引出，穿引金属外壳侧面的开孔并预埋于电缆通道，最终同单模光纤引入双层扭力线圈。
2.根据权利要求1所述一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，其特征在于，所述透光反声玻璃为一种高声阻抗差异的致密玻璃材质，能够透
3.根据权利要求2所述一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，其特征在于，所述微全反射棱镜透射出的光束中心与透光反声玻璃中心同心，超声换能器的声轴线投射于椭圆透光反声玻璃的中心。
4.根据权利要求1所述一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，其特征在于，所述金属外壳的前端设置有换能器载台，所述超声换能器前置于换能器载台上，用于接收光声、超声信号。
5.根据权利要求1所述一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，其特征在于，所述透光反声玻璃贴于成像光-声耦合窗的斜台上，用于光路的透射与声路的折转。
6.根据权利要求1所述一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，其特征在于，由单模光纤、微聚焦透镜以及微全反射棱镜所组成的光路系统实现光声脉冲激光以及OCT连续激光的传导，OCT光学信号经该光路回传至系统终端；所有光束所经过的所有光学镜面设置有抛光角。
7.根据权利要求1所述一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，其特征在于，所述成像光窗管为一种塑性挤出管或者球囊，拥有声、光高透射率。
8.根据权利要求1所述一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，其特征在于，所述透光反声玻璃的正反面以及微全反射棱镜的出光面设有疏水涂层；所述多模态微导管内镜的成像导管以及成像光窗管表面设有亲水涂层。
9.根据权利要求1所述一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，其特征在于，所述微全反射棱镜采用高折射率、高激光透射率玻璃材料，其结构包括圆柱基底、圆柱侧面以及抛光面；所述抛光面的抛光角为45°，倾斜于水形成玻璃-水全内反射界面，所述圆柱侧面抛光为平面用于光束出射，避免柱面效应。
10.一种成像系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的共线共焦激发的多模态微导管内镜。
...【技术特征摘要】
1.一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，其特征在于，包括同轴线缆、单模光纤、光学固化胶、玻璃插芯、微聚焦透镜、微全反射棱镜、双层扭力线圈、金属外壳、成像光窗管、透光反声玻璃以及超声换能器；所述双层扭力线圈连接金属外壳的尾接，所述双层扭力线圈内置单模光纤和同轴电缆，外置成像光窗管；所述金属外壳内部设有用于集成单模光纤、同心玻璃插芯、微聚焦透镜和微全反射棱镜的光学通道，光学通道的缝隙用光学固化胶填充；所述单模光纤与同心玻璃插芯组装形成包衣光纤，激光自包衣光纤入射，依次经过微聚焦透镜和微全反射棱镜透射出；所述金属外壳内设镂空的成像光-声耦合窗，所述成像光-声耦合窗中间设有斜台，所述透光反声玻璃贴盖在斜台表面；所述微全反射棱镜出光表面处于透光反声玻璃的正下方，所述透光反声玻璃上映射面与前置的超声换能器投影正对；所述超声换能器的振元面朝向透光反声玻璃，同轴线缆从超声换能器侧面引出，穿引金属外壳侧面的开孔并预埋于电缆通道，最终同单模光纤引入双层扭力线圈。
2.根据权利要求1所述一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，其特征在于，所述透光反声玻璃为一种高声阻抗差异的致密玻璃材质，能够透射激光光束并反射声束。
3.根据权利要求2所述一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，其特征在于，所述微全反射棱镜透射出的光束中心与透光反声玻璃中心同心，超声换能器的声轴线投射于椭圆透光反声玻璃的中心。
4.根据权利要求1所述一种共线共焦激发的多模态微导管内镜，...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊科迪，梁家惜，文学，杨思华，章卓盼，方炳焱，蔡奕亘，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：新型
国别省市：
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