集成光學相干層析與血流儲備分數(shù)檢測的單光纖內窺系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光學相干層析成像技術、血流儲備分數(shù)檢測技術領域，具體涉及一種集成光學相干層析成像與血流儲備分數(shù)檢測技術的單光纖內窺系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]用于診斷人體組織病變的光學內窺活檢方法已經成為現(xiàn)代光學技術應用的一大方向。傳統(tǒng)的光學內窺鏡只能觀察內部組織表面，超聲內窺技術可以對器官斷層的組織形態(tài)進行觀察，但由于其分辨率較低，往往難以達到準確診斷所需的分辨率水平。
[0003]光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography，簡稱OCT)是近年發(fā)展起來的層析成像技術，能實現(xiàn)對非透明高散射介質內部的組織結構與生理功能進行非接觸、無損傷、高分辨率成像。光學相干層析成像技術與內窺技術的結合，使得內窺探頭可以對器官斷層的組織形態(tài)進行高分辨率觀察。
[0004]血流儲備分數(shù)(Fract1nal Flow Reserve,簡稱FFR)是1993年由荷蘭科學家提出的一個推算血流的指標，被定義為在病變的遠側獲取的狹窄主動脈中的最大血液流量與正常最大流量之比，即遠側壓力與近側壓力的比。這個比值決定了狹窄病變的生理學意義和其對患者的影響。通過測試FFR，醫(yī)生可以更加準確地識別和血流動力學相關的狹窄病變，從而降低過度治療、死亡、心肌梗死和重復血運重建的發(fā)生率。
[0005]常規(guī)的OCT內窺技術可以提供血管的形態(tài)學信息，而FFR檢測可以提供血管的功能性信息。因此，OCT和FFR檢測技術的整合可以實現(xiàn)對感興趣的區(qū)域解剖學和功能學的同時評估。最新的圣猶達(St.Jude Medical) ILUMIEN系統(tǒng)，需要使用單獨的OCT內窺鏡和FFR壓力絲，通過分別的兩次插入血管內并進行測試。這樣的測量需要后期處理，整合功能和結構信息。兩次插入增加了患者的痛苦，兩只探頭的成本也較高，且不能保證檢測區(qū)域的一致性。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種集成光學相干層析(OCT)與血流儲備分數(shù)(FFR)檢測的單光纖內窺系統(tǒng)。本發(fā)明利用OCT檢測與FFR檢測的工作波段不同，在內窺探頭中使用微型二向色鏡分離OCT檢測光路和FFR檢測光路，實現(xiàn)OCT檢測與FFR檢測在單光纖內窺系統(tǒng)的整合；在探測上，使用光纖波分復用器分離OCT干涉信號和FFR壓力信號，通過計算機處理后實時顯示血管結構圖像和FFR信息，從而滿足臨床醫(yī)生對觀察血管內各種組織特征和功能性分析的要求。
[0007]本發(fā)明所采用的技術方案是:
包括掃頻光源、FFR光纖壓力傳感器光源、兩個光纖耦合器、兩個光纖波分復用器、兩個光環(huán)形器、內窺探頭單元、參考臂單元、FFR光纖壓力傳感器信號光探測器、平衡探測器、計算機。
[0008]掃頻光源發(fā)出的光經光纖傳輸?shù)降谝还饫w耦合器后分成兩路，一路在第一光纖波分復用器和FFR光纖壓力傳感器光源發(fā)出的光匯合，通過第一光環(huán)形器進入樣品臂內窺探頭單元；另一路由第二光環(huán)形器進入參考臂單元。
[0009]從樣品臂內窺探頭單元返回的光由第一光環(huán)形器進入第二光纖波分復用器，第二光纖波分復用器對光進行篩選，其中一路輸出內窺探頭單元的FFR光纖壓力傳感器信號光并被FFR光纖壓力傳感器信號光探測器探測；另一路輸出內窺探頭單元的OCT信號光，并與由參考臂單元返回的OCT信號光在第二光纖耦合器干涉，干涉信號被平衡探測器探測。FFR光纖壓力傳感器信號光探測器和平衡探測器分別把FFR光纖壓力傳感器信號光和OCT干涉信號光轉化為電信號并傳輸?shù)接嬎銠C中進行處理。
[0010]所述的內窺探頭單元包括內窺探頭光纖、傳動套管、內窺探頭保護套、無芯光纖、格林透鏡、微型二向色鏡、透明照明窗口、FFR壓力感應懸臂、微型反射鏡、不透射線引導端。進入內窺探頭單元的光經內窺探頭光纖傳輸?shù)綗o芯光纖并經格林透鏡聚焦后，傳輸?shù)轿⑿投蛏R，微型二向色鏡反射OCT光源輸出的光，經由透明照明窗口照射到血管內壁；微型二向色鏡透過FFR光纖壓力傳感器光源發(fā)出的光，照射到附在FFR壓力感應懸臂上的微型反射鏡，在不同管壁壓力下FFR壓力感應懸臂位置不同導致微型反射鏡位置不同，返回的光強不同。OCT樣品信號光和FFR光纖壓力傳感器信號光由原路返回至第一光環(huán)形器。
[0011]所述的參考臂單元包括參考臂光纖、光纖準直鏡、色散補償器、聚焦透鏡、反射鏡。進入參考臂單元的光經參考臂光纖傳輸?shù)焦饫w準直鏡，通過色散補償器后被聚焦透鏡照射到平面反射鏡，從平面反射鏡反射回來的光經由原路返回至第二光環(huán)形器。
[0012]與【背景技術】相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
1、本發(fā)明設計的光纖內窺探頭只采用一根光纖實現(xiàn)了 OCT與FFR檢測的整合，可以對小直徑的腔道組織進行光學活檢，如心血管、腦血管等。OCT和FFR檢測的組合可以幫助醫(yī)生實時選定最優(yōu)化的治療方案。
[0013]2、整合后的單光纖探頭結構提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低成本。
[0014]3,OCT和FFR檢測的整合，不需要對患者分別進行OCT和FFR兩次檢測，減少了患者的痛苦，保證了檢測區(qū)域的一致性，提高了檢測的準確度和成功率。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結構原理示意圖；
圖2為本發(fā)明中內窺探頭單元結構示意圖；
圖3為本發(fā)明中參考臂單元的光路示意圖。
[0016]圖中:1.掃頻光源；2.FFR光纖壓力傳感器光源；3.第一光纖耦合器；4.第一光纖波分復用器；5.第一光環(huán)形器；6.第二光環(huán)形器；7.內窺探頭單元；8.參考臂單元；9.第二光纖波分復用器；10.FFR光纖壓力傳感器信號光探測器；11.第二光纖耦合器；12.平衡探測器；13.計算機；14.內窺探頭光纖；15傳動套管；16.內窺探頭保護套；17.無芯光纖；18.格林透鏡；19.微型二向色鏡；20.透明照明窗口 ；21.血管內壁；22.FFR壓力感應懸臂；23.微型反射鏡；24.不透射線引導端；25.參考臂光纖；26.光纖準直鏡；27.色散補償器；28.聚焦透鏡；29.反射鏡。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明:
如圖1所示，一種集成光學相干層析與血流儲備分數(shù)檢測的單光纖內窺系統(tǒng)，包括掃頻光源1、FFR光纖壓力傳感器光源2、第一光纖親合器3、第一光纖波分復用器4、第一光環(huán)形器5、第二光環(huán)形器6、內窺探頭單元7、參考臂單元8、第二光纖波分復用器9、FFR光纖壓力傳感器信號光探測器10、第二光纖耦合器11、平衡探測器12、計算機13。
[0018]掃頻光源I與第一光纖親合器3的輸入端通過光纖連接，第一光纖親合器3的一個輸出端以及FFR光纖壓力傳感器光源2均通過光纖與第一光纖波分復用器4的輸入端連接，第一光纖波分復用器4的輸出端與第一光環(huán)形器5的輸入端a通過光纖連接，第一光環(huán)形器5的輸入輸出端b連接內窺探頭單元7，第一光纖親合器3的另一個輸出端與第二光環(huán)形器6的輸入端d通過光纖連接，第二光環(huán)形器6的輸入輸出端e連接參考臂單元8。
[0019]掃頻光源I發(fā)出的光經光纖傳輸?shù)降谝还饫w耦合器3后分成兩路，一路在第一光纖波分復用器4和FFR光纖壓力傳感器光源2發(fā)出的光匯合，通過第一光環(huán)形器5進入樣品臂內窺探頭單元7 ;另一路由第二光環(huán)形器6進入參考臂單元8。
[0020]第一光環(huán)形器5的輸出端c與第二光纖波分復用器9的輸入端通過光纖連接，第二光纖波分復用器9的一個輸出端與FFR光纖壓力傳感器信號光探測器10通過光纖連接；第二光纖波分復用器9的另一個輸出端以及第二光環(huán)形器6的輸出端f與第二光纖耦合器11的輸入端連接，第二光纖耦合器11的輸出端與平衡探測器12連接；FFR光纖壓力傳感器信號光探測器10和平衡探測器12均與計算機13連接。
[0021 ] 從樣品臂內窺探頭單元7返回的光由第一光環(huán)形器5進入第二光纖波分復用器9，第二光纖波分復用器9對光進行篩選，其中一路輸出內窺探頭單元7的FFR光纖壓力傳感器信號光并被FFR光纖壓力傳感器信號光探測器10探測；另一路輸出內窺探頭單元7的OCT信號光，并與由參考臂單元8返回的OCT信號光在第二光纖耦合器11干涉，干涉信號被平衡探測器12探測。FFR光纖壓力傳感器信號光探測器10和平衡探測器11分別把FFR光纖壓力傳感器信號光和OCT干涉信號光轉化為電信號并傳輸?shù)接嬎銠C13中進行處理。
[0022]如圖2