光學(xué)探針及光學(xué)測定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供適合于測定血管內(nèi)的脂質(zhì)的分布的光學(xué)測定方法以及適于該方法所使用的光學(xué)探針。光學(xué)探針(10)包括：光纖(11)，其在近端(11a)和遠(yuǎn)端(11b)之間傳輸光；光連接器(12)，其在近端(11a)與光纖(11)連接；聚光光學(xué)系統(tǒng)(13)及偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)(14)，它們在遠(yuǎn)端(11b)與光纖(11)連接；支承管(15)及套管(16)，它們以包圍光纖(11)的方式沿著光纖延伸；以及緩沖流體(17)，其填充在套管的內(nèi)腔中。光纖(11)具有比1.53μm短的截止波長。光纖(11)、聚光光學(xué)系統(tǒng)(13)、偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)(14)以及處于與光纖(11)的基模耦合的光路上的緩沖流體(17)和套管(17)在1.6μm～1.8μm的波長區(qū)域中具有－2dB～0dB的光透射率。
【專利說明】光學(xué)探針及光學(xué)測定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)（Optical Coherence Tomography:OCT)的方法進行測定的光學(xué)探針。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為對血管等管腔形狀的對象物的內(nèi)腔的斷層構(gòu)造進行測定的方法，已知光學(xué)相 干斷層掃描技術(shù)（0CT)，此外，還已知為了進行該0CT測定而插入對象物的內(nèi)腔中使用的光 學(xué)探針（參照專利文獻(xiàn)1)。對于0CT測定，通過構(gòu)成為使與單模光纖的前端（遠(yuǎn)端）連接 的漸變折射率光纖作為透鏡發(fā)揮作用，工作距離大于1_，光斑尺寸小于100 μ m，從而能夠 以比ΙΟΟμπι更小的空間分辨率對具有比1mm大的內(nèi)半徑的對象物進行光學(xué)測定。
[0003] 0CT測定在對血管內(nèi)的病變進行診斷后選擇治療方法時采用。對病變進行0CT測 定時，獲得病變的斷層圖像。對于病變的內(nèi)部，光強烈地散射的部位明亮、只有光較弱且不 散射的部位發(fā)暗，在斷層圖像中，以上述的灰度由單色圖像顯示。已知：該圖像的明暗分 布的圖案根據(jù)病變而不同，因此，根據(jù)圖像的明暗圖案能夠一定程度地推定出病變的種類 (參照非專利文獻(xiàn)1)。
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :美國專利6, 445, 939號說明書
[0005] 專利文獻(xiàn)2 :美國專利申請公開第2002/0151823號說明書
[0006] 非專利文獻(xiàn) 1 :W. M. Suh，Circ Cardiovasclmaging. 2011 ;4:169-178


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在使用現(xiàn)有的光學(xué)探針的0CT裝置中，有時難以識別病變的種類， 難以識別例如脂質(zhì)病變（lipid-rich plaque)和|丐化病變（fibrocalcific plaque)。
[0008] 也如非專利文獻(xiàn)1記載那樣，脂質(zhì)病變以較暗的灰度和不清晰的輪廓為特征，鈣 化病變以較暗的灰度和清晰的輪廓為特征。但是，灰度的明暗是相對的，因此，如果由于個 體差異、測定條件等而發(fā)生波動，則難以進行判斷。此外，對于輪廓的清晰度，實際的病變也 存在各種各樣的圖案，因此，大多也難以進行判斷。
[0009] 本發(fā)明能夠消除上述問題點，能夠提供適合于對血管內(nèi)的脂質(zhì)的分布進行測定的 光學(xué)測定方法以及適于在上述方法中采用的光學(xué)探針。
[0010] 本發(fā)明的一技術(shù)方案涉及的光學(xué)探針可具有：光纖，其在近端和遠(yuǎn)端之間傳輸 光；光連接器，其在近端與光纖連接；聚光光學(xué)系統(tǒng)，其在遠(yuǎn)端與光纖連接并對從光纖的遠(yuǎn) 端射出的光進行聚光；偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，其在遠(yuǎn)端與光纖連接并使從光纖的遠(yuǎn)端射出的光偏 轉(zhuǎn)；套管，其以包圍光纖的方式沿著光纖延伸，并相對于光纖、光連接器、聚光光學(xué)系統(tǒng)和 偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)自由旋轉(zhuǎn)；以及緩沖流體，其填充在套管的內(nèi)腔中?？蓸?gòu)成為：光纖具有比 1. 53 μ m短的截止波長，光纖、聚光光學(xué)系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)以及處于與光纖的基模耦合的 光路上的緩沖流體和套管，在1. 6 μ m?1. 8 μ m(大于或等于1. 6 μ m而小于或等于1. 8 μ m) 的波長區(qū)域中具有一 2dB?0dB(大于或等于一 2dB而小于或等于OdB)的光透射率。
[0011] 在本發(fā)明的一技術(shù)方案涉及的光學(xué)探針中，可構(gòu)成為：光纖、聚光光學(xué)系統(tǒng)和偏轉(zhuǎn) 光學(xué)系統(tǒng)分別由石英玻璃或者硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成，緩沖流體是生理鹽水、葡聚糖水溶液或 者硅油，套管由FEP、PFA、PTFE、PET或者尼龍構(gòu)成，在偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)與緩沖流體之間的界面 和緩沖流體與套管之間的界面中，一個界面處的相對折射率差相對于另一個界面處的相對 折射率差，相差大于或等于3. 2倍。
[0012] 本發(fā)明的一技術(shù)方案涉及的光學(xué)測定方法可以使用如下各部：上述的本發(fā)明的一 技術(shù)方案涉及的光學(xué)探針；光源，其在1. 6 μ m?1. 8 μ m (大于或等于1. 6 μ m而小于或等于 1.8 μ m)的波長區(qū)域中產(chǎn)生光；光分支部，其將從光源發(fā)出的光分支成2支，作為照明光和 參照光輸出；光檢測器，其在波長區(qū)域中對光進行檢測；分析部，其在波長區(qū)域中對光衰減 頻譜進行分析，并將經(jīng)過分析而得到的分析結(jié)果作為圖像信息獲取，在光學(xué)測定方法中使 用以上各部，使從光分支部輸出的照明光向光纖的所述近端入射，并從遠(yuǎn)端射出而向?qū)ο?物照射，使伴隨該照射而在對象物上產(chǎn)生的后方反射光向光纖的遠(yuǎn)端入射，從近端射出而 引導(dǎo)到光檢測器，并且，將從光分支部輸出的參照光也引導(dǎo)到光檢測器，利用光檢測器對由 后方反射光和參照光形成的干涉光進行檢測，利用分析部對后方反射光的頻譜進行分析， 將對象物內(nèi)部的物質(zhì)的分布信息作為圖像信息獲取。
[0013] 在本發(fā)明的一技術(shù)方案涉及的光學(xué)測定方法中，可以是：光纖、聚光光學(xué)系統(tǒng)和偏 轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)分別由石英玻璃或者硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成，緩沖流體是生理鹽水、葡聚糖水溶液 或者硅油，套管由FEP、PFA、PTFE、PET或者尼龍構(gòu)成，在偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)與緩沖流體之間的界 面和緩沖流體與套管之間的界面中，一個界面處的相對折射率差相對于另一個界面處的相 對折射率差，相差大于或等于3. 2倍。
[0014] 在本發(fā)明的一技術(shù)方案涉及的光學(xué)測定方法中，可以是，利用分析部，在后方反射 光的頻譜中提取出在1. 70?1. 75 μ m(大于或等于1. 70 μ m而小于或等于1. 75 μ m)的波 長范圍內(nèi)具有吸收峰值的頻譜成分，基于頻譜成分對脂質(zhì)的分布信息進行分析，將該分析 結(jié)果作為圖像信息獲取。
[0015] 此外，在本發(fā)明的一技術(shù)方案涉及的光學(xué)測定方法中，可以是，利用光檢測器，對 由從光分支部輸出的照明光被一個界面反射而到達(dá)光檢測器的反射光和參照光形成的干 涉光進行檢測，利用分析部，在限定的波長區(qū)域中對反射光的頻譜進行傅里葉解析，將自相 關(guān)函數(shù)作為延遲時間的函數(shù)進行計算，計算該自相關(guān)函數(shù)具有峰值的延遲時間對所述波長 區(qū)域中的波長的依賴性，計算出后方反射光受到的波長色散的推定值。
[0016] 發(fā)明的效果
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一技術(shù)方案，能夠?qū)缭诂F(xiàn)有技術(shù)中難以測定的血管內(nèi)的脂質(zhì)的 分布進行測定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是表示具有本實施方式的光學(xué)探針10的0CT裝置1的結(jié)構(gòu)的圖。
[0019] 圖2是表示脂質(zhì)病變、正常血管和豬油各自的透射率的頻譜的圖。

【具體實施方式】
[0020] 以下參照附圖，對用于實施本發(fā)明的方式詳細(xì)地進行說明。另外，在附圖的說明中 對同一要素標(biāo)注同一標(biāo)號，省略重復(fù)的說明。
[0021] 圖1是表示具有本實施方式的光學(xué)探針10的0CT裝置1的結(jié)構(gòu)的圖。0CT裝置1 具有光學(xué)探針10和測定部30,采用光學(xué)探針10和測定部30,利用以下說明的方法（光學(xué) 測定方法），獲取對象物3的光學(xué)相干斷層圖像。
[0022] 光學(xué)探針10包括：使光在近端11a和遠(yuǎn)端lib之間傳輸?shù)墓饫w11 ;在近端11a與 光纖11連接的光連接器12 ;在遠(yuǎn)端lib與光纖11以光學(xué)方式連接的聚光光學(xué)系統(tǒng)13和 偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14 ;以包圍光纖11的方式沿著光纖11延伸的支承管15和套管16 ;填充在套 管16的內(nèi)腔中的緩沖流體17。光連接器12與測定部30以光學(xué)方式連接。光纖11具有比 1. 53 μ m短的截止波長。光纖11、聚光光學(xué)系統(tǒng)13、偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14以及處于與光纖11的 基模耦合的光路上的緩沖流體17及套管16在1. 6 μ m?1. 8 μ m(大于或等于1. 6 μ m而小 于或等于1. 8 μ m)的波長區(qū)域中具有一 2dB?OdB (大于或等于一 2dB而小于或等于OdB) 的光透射率。
[0023] 光纖11具有l(wèi)m?2m (大于或等于lm而小于或等于2m)的長度，由石英玻璃構(gòu)成。 光纖11能夠在1. 6 μ m?1. 8 μ m(大于或等于1. 6 μ m而小于或等于1. 8 μ m)的波長范圍 中傳輸損耗小于或等于2dB，也能夠為小于或等于ldB的傳輸損耗。光纖11具有小于或等 于1. 53 μ m的截止波長，在上述波長范圍內(nèi)以單模進行動作。作為這種光纖，能夠利用基于 ITU - TG. 652、G. 654、G. 657 的光纖。基于 ITU - TG. 654A 或者 ITU - TG. 654C 的光纖在 波長1. 55 μ m時傳輸損耗小于或等于0. 22dB/km而較低，典型地具有純硅玻璃的纖芯，非線 性光學(xué)系數(shù)較低，能夠降低由自相位調(diào)制等非線性光學(xué)效應(yīng)所產(chǎn)生的噪聲。
[0024] 在光纖11的遠(yuǎn)端11b，以串聯(lián)地熔融連接方式設(shè)有作為聚光光學(xué)系統(tǒng)13的漸變折 射率（GRIN)透鏡和作為偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14的偏轉(zhuǎn)鏡。聚光光學(xué)系統(tǒng)13對從光纖11的遠(yuǎn)端 lib射出的光進行聚光。偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14使從光纖11的遠(yuǎn)端lib射出的光向徑向偏轉(zhuǎn)。
[0025] 透鏡（聚光光學(xué)系統(tǒng)13)和偏轉(zhuǎn)鏡（偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14)由石英玻璃或者硼娃酸鹽 玻璃構(gòu)成，在波長1.6μπ--1.8μ--(大于或等于1.6μπ?而小于或等于1.8μ--)的波長范 圍內(nèi)具有小于或等于2dB的傳輸損耗。偏轉(zhuǎn)鏡采用在圓柱形的玻璃上形成有相對于軸線呈 35度?55度（大于或等于35度而小于或等于55度）的角度的平坦的反射面的構(gòu)造。該 平坦的反射面以該狀態(tài)也能夠直接使光反射，但也可以進一步在反射面上蒸鍍鋁或者金而 提高波長1. 6 μ m?1. 8 μ m(大于或等于1. 6 μ m而小于或等于1. 8 μ m)下的反射率。
[0026] 光纖11收納在支承管15的內(nèi)腔中。支承管15固定于光纖11的至少一部分和光 連接器12。其結(jié)果，如果使光連接器12旋轉(zhuǎn)，則支承管15也與其一起旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)扭矩進一 步傳遞至光纖11，從而光纖11、聚光光學(xué)系統(tǒng)13、偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14和支承管15成為一體而 旋轉(zhuǎn)。由此，與僅使光纖11旋轉(zhuǎn)的情況相比，施加于光纖11的扭矩降低，能夠防止光纖11 因扭矩而斷裂。
[0027] 支承管15能夠具有大于或等于0. 15mm的厚度，并且，具有與不銹鋼相等程度的 lOOGPa?300GPa (大于或等于lOOGPa而小于或等于300GPa)的楊氏模量。支承管15也可 以不必沿著周向連結(jié)，而設(shè)為將5根?20根左右的線捻合而成的構(gòu)造，由此也能夠調(diào)整柔 軟性。這種支承管在專利文獻(xiàn)2中公開。
[0028] 光纖11、聚光光學(xué)系統(tǒng)13、偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14及支承管15收納在套管16的內(nèi)腔中， 能夠在內(nèi)腔中旋轉(zhuǎn)。由此，可以防止旋轉(zhuǎn)的部分與對象物3接觸而使對象物3破損。照明 光從偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14射出，穿過套管16向?qū)ο笪?照射。套管16由FEP、PFA、PTFE、PET 或者尼龍構(gòu)成，具有10 μ m?50 μ m (大于或等于10 μ m而小于或等于50 μ m)的厚度，具有 波長1. 6 μ m?1. 8 μ m (大于或等于1. 6 μ m而小于或等于1. 8 μ m)下的透射損耗小于或等 于2dB的透明度。
[0029] 在套管16的內(nèi)腔中填充緩沖流體17。緩沖流體17使旋轉(zhuǎn)的支承管15的外表 面與套管16的內(nèi)表面之間的摩擦降低，并且，對偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14和套管16之間的光路上 的折射率變化量進行調(diào)整。支承管15相對于聚光光學(xué)系統(tǒng)13和偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14自由旋 轉(zhuǎn)。緩沖流體17是生理鹽水、葡聚糖水溶液或者硅油，在波長1.6?1.8 μ m(大于或等于 1. 6 μ m而小于或等于1. 8 μ m)下具有小于或等于2dB的透射損耗。
[0030] 測定部30包括：光源31，其產(chǎn)生光；光分支部32,其將從光源31發(fā)出的光分支為 2支而作為照明光和參照光輸出；光檢測器33,其對從光分支部32到達(dá)的光進行檢測；光 學(xué)終端34,其將從光分支部32到達(dá)的參照光輸出；反射鏡35,其使光學(xué)終端34輸出的參照 光向光學(xué)終端34反射；分析部36,其對由光檢測器33檢測的光的頻譜（光衰減頻譜）進 行分析；以及輸出端口 37,其將分析部36的分析結(jié)果（圖像信息）輸出。分析部36將由 分析部36獲得的分析結(jié)果（對象物3的內(nèi)部中的物質(zhì)的分布信息）作為圖像信息加以獲 取。
[0031] 在測定部30中從光源31輸出的光被光分支部32分支成2支而作為照明光和參 照光輸出。從光分支部32輸出的照明光經(jīng)由光連接器12而向光纖11的近端11a入射，通 過光纖11導(dǎo)光而從遠(yuǎn)端lib射出，經(jīng)由聚光光學(xué)系統(tǒng)13及偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14向?qū)ο笪?照 射。與照明光向該對象物3的照射相對應(yīng)地產(chǎn)生的后方反射光經(jīng)由偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14和聚 光光學(xué)系統(tǒng)13向光纖11的遠(yuǎn)端lib入射，通過光纖11導(dǎo)光而從近端11a射出，經(jīng)由光連 接器12和光分支部32而與光檢測器33耦合。
[0032] 從光分支部32輸出的參照光從光學(xué)終端34射出而被反射鏡35反射，經(jīng)由光學(xué)終 端34和光分支部32而與光檢測器33稱合。來自對象物3的后方反射光和參照光在光檢 測器33中發(fā)生干涉，該干涉光由光檢測器33進行檢測。干涉光的頻譜輸入至分析部36。 在分析部36中進行干涉光的頻譜的解析，對對象物3的內(nèi)部的各點處的后方反射效率的分 布進行計算?；谄溆嬎憬Y(jié)果對對象物3的斷層圖像進行計算，作為圖像信號從輸出端口 37輸出。
[0033] 另外，作為從光纖11的遠(yuǎn)端lib射出的照明光經(jīng)由對象物3而再次返回到光纖11 的遠(yuǎn)端lib的機理，嚴(yán)格來說存在反射、折射、散射。但是，它們的差異對本實施方式來說并 不是本質(zhì)內(nèi)容，因此，為了簡化，在本說明書中，將它們總稱為后方反射。
[0034] 在本實施方式中，在測定部30中，光源31產(chǎn)生頻譜在波長1.6μπι?1.8μ--(大于 或等于1. 6 μ m而小于或等于1. 8 μ m)的整個波長范圍連續(xù)地擴展的寬帶域的光。在該波長 范圍中，如圖2所示，脂質(zhì)病變在波長1. 70 μ m?1. 75 μ m(大于或等于1. 70 μ m而小于或等 于1.75μπι)處具有吸收峰值，這點與正常血管不同。作為純粹的脂質(zhì)的豬油也具有同樣的 吸收峰值，因此，可以說該吸收峰值是由脂質(zhì)產(chǎn)生的。因而，如果對含有脂質(zhì)的對象物3進 行測定，則干涉光的頻譜受到由脂質(zhì)所產(chǎn)生的吸收的影響，在波長1. 70 μ m?1. 75 μ m(大 于或等于1. 70 μ m而小于或等于1. 75 μ m)處與相鄰波長區(qū)域相比呈現(xiàn)出較大的衰減。在 此，分析部36將后方反射光的頻譜中的在1. 70 μ m?1. 75 μ m的波長范圍（大于或等于 1. 70 μ m而小于或等于1. 75 μ m的范圍）具有吸收峰值的頻譜成分抽出，基于該頻譜成分對 脂質(zhì)的分布信息進行分析，將其分析結(jié)果作為圖像信息加以獲取。
[0035] 并且，干涉光的頻譜也具有對象物3的斷層構(gòu)造的信息，因此，選擇物質(zhì)的吸收影 響較小的波長區(qū)域而對頻譜進行傅里葉解析，從而獲得對象物3的斷層構(gòu)造的信息。通過 一并對斷層構(gòu)造信息和脂質(zhì)吸收信息進行解析，能夠計算顯示有脂質(zhì)分布顯示的斷層圖 像。
[0036] 對于該計算，脂質(zhì)自身的吸收和脂質(zhì)的分布這兩者對頻譜產(chǎn)生影響，因此，能夠獲 得多個與1個頻譜相對應(yīng)的脂質(zhì)分布。但是，如非專利文獻(xiàn)1記載所示，已知脂質(zhì)與正常血 管相比具有散射強度較低的特征等，因此，選擇與該已知的信息最匹配的解，從而能夠求得 脂質(zhì)的分布。
[0037] 光纖11、聚光光學(xué)系統(tǒng)13、偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14、緩沖流體17和套管16并不全是相同 的物質(zhì)，因此，折射率未必相等，在相互之間的界面處能夠使光反射。在這種光學(xué)探針10的 界面處產(chǎn)生的反射光與來自對象物3的后方反射光混合后被檢測，因此，也有可能是噪聲。 但是，在本實施方式中，將在光學(xué)探針10的界面處產(chǎn)生的反射光用于測定系統(tǒng)的校正。
[0038] 在0CT測定中，來自對象物3的后方反射光和參照光經(jīng)由互不相同的光路，因此， 光路上的波長色散也可能互不相同。如果波長色散不同，則光的群延遲時間根據(jù)波長而不 同。在0CT測定中已知：由于通過對作為波長的函數(shù)的頻譜進行傅里葉解析，將自相關(guān)函數(shù) 作為群延遲時間的函數(shù)而進行計算，基于此而生成斷層圖像，因此如果群延遲時間根據(jù)波 長而不同，則斷層圖像的空間分辨率降低。對于該問題，已知如下的解決方法，即，在對對象 物3進行測定之前，替代對象物3而預(yù)先對鏡等基準(zhǔn)物體進行測定而對波長色散的影響進 行測定，基于其結(jié)果進行對色散進行補償?shù)臄?shù)據(jù)處理。
[0039] 但是，在本實施方式中，不僅獲取斷層圖像時使用頻譜信息，而且在物質(zhì)分布的推 定時也使用頻譜信息，因此，與現(xiàn)有的0CT相比，對波長色散的影響更敏感。因此，在對對象 物3進行測定之前進行色散補償處理的現(xiàn)有方法中，由于在測定中產(chǎn)生的由測定系統(tǒng)的機 械變動、溫度變動導(dǎo)致的波長色散變動，有可能對物質(zhì)分布的推定產(chǎn)生影響。因此，可以在 測定中即將測定之前或者剛結(jié)束測定之后，對光學(xué)探針10與遠(yuǎn)端lib的界面處的反射進行 測定，從而進行色散補償處理。
[0040] 具體而言，使在光學(xué)探針10與遠(yuǎn)端lib的界面處產(chǎn)生的反射光和參照光干涉而被 光檢測器33檢測，利用分析部36在限定的多個波長區(qū)域中對波長頻譜進行傅里葉解析而 對自相關(guān)函數(shù)進行計算，對該自相關(guān)函數(shù)上的反射峰值的位置不會隨著解析所采用的波長 區(qū)域而變化的波長色散的值進行推定（換言之，分析部36對自相關(guān)函數(shù)具有峰值的延遲時 間的波長區(qū)域中的波長依賴性進行計算，計算出后方反射光所受的波長色散的推定值），以 數(shù)值形式加入色散，以抵消該推定出的波長色散，從而能夠進行色散補償處理。
[0041] 在遠(yuǎn)端lib處，在光學(xué)探針10的1處界面上，產(chǎn)生可觀測且不使光檢測器33飽 和的強度的反射光的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)該目的。在0CT測定中，典型地能夠?qū)σ?100?一 50dB(大于或等于一 100dB而小于或等于一 50dB)的范圍的反射率進行測定。因此，在光纖 11與聚光光學(xué)系統(tǒng)13之間的界面、聚光光學(xué)系統(tǒng)13與偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14之間的界面、偏轉(zhuǎn) 光學(xué)系統(tǒng)14與緩沖流體17之間的界面、緩沖流體17與套管16之間的界面以及套管16與 外部介質(zhì)之間的界面中的任一個界面上能夠以一 100?一 50dB(大于或等于一 100dB而小 于或等于一 50dB)的反射率，且以與其他的界面相比以高lOdB以上的反射率產(chǎn)生反射。
[0042] 在此，界面上的反射率是：在該界面處反射而與光纖11的纖芯再次耦合的光功率 相對于從遠(yuǎn)端lib的光纖11的纖芯射出而入射到界面的光功率的比率。因而，界面處的反 射率不僅依賴于界面處的折射率變化還依賴于界面的形狀。偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14與緩沖流體 17之間的界面、緩沖流體17與套管16之間的界面以及套管16與外部介質(zhì)之間的界面均為 圓柱狀，因此，出于該形狀的效果，反射率降低OdB?30dB左右。在對象物3為血管的情況 下，存在于套管16的外側(cè)的外部介質(zhì)典型地為血液或者生理鹽水，折射率（作為典型的折 射率評價波長的波長589nm下的值，以下相同。）為1.33。
[0043] 因此，一個可能的組合是如下組合：套管16由FEP或者PFA(折射率1. 34)構(gòu)成， 緩沖流體17為生理鹽水（折射率1. 33)，光纖11、聚光光學(xué)系統(tǒng)13及偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14由 石英玻璃構(gòu)成。此時，光纖11與聚光光學(xué)系統(tǒng)13之間的界面上的相對折射率差為0%，聚 光光學(xué)系統(tǒng)13與偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14之間的界面上的相對折射率差為0%，偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14 與緩沖流體17之間的界面上的相對折射率差為8. 99%，緩沖流體17與套管16之間的界面 上的相對折射率差為〇. 82%，套管16與外部媒質(zhì)之間的界面上的相對折射率差為0. 82%。 在偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14與緩沖流體17之間的界面和緩沖流體17與套管16之間的界面中，一 個界面處的相對折射率差相對于另一個界面處的相對折射率差，相差大于或等于3. 2倍。 另外，在將界面的兩側(cè)的介質(zhì)的折射率設(shè)為nl、n2時，該界面處的相對折射率差由2 (nl - n2V(nl+n2)這一式進行定義。
[0044] 在該情況下，偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14與緩沖流體17之間的界面處的相對折射率差 8. 99%，與其他界面相比，成為11倍。界面處的反射率與相對折射率差的平方成正比，因 此，偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14與緩沖流體17之間的界面處的反射率與其他界面上的反射率相比，高 21dB以上。另外，光纖11、聚光光學(xué)系統(tǒng)13和偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14各自的折射率一致，因此， 它們之間的界面處的反射率能夠忽略。其結(jié)果，多個界面處的反射不會在0CT斷層圖像上 重疊，能夠清晰地對偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)14與緩沖流體17之間的界面處的反射峰值進行觀測，能 夠使用該反射峰值進行波長色散的校正。
[0045] 工業(yè)實用性
[0046] 能夠提供適合于對血管內(nèi)的脂質(zhì)的分布進行測定的光學(xué)測定方法以及適于這種 方法所使用的光學(xué)探針。
[0047] 標(biāo)號的說明
[0048] 1、0CT裝置；3、對象物；10、光學(xué)探針；11、光纖；11a、近端；lib、遠(yuǎn)端；12、光連接 器；13、聚光光學(xué)系統(tǒng)；14、偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)；15、支承管；16、套管；17、緩沖流體；30、測定部； 31、光源；32、光分支部；33、光檢測器；34、光學(xué)終端；35、反射鏡；36、分析部；37、輸出端 □。
【權(quán)利要求】
1. 一種光學(xué)探針，其特征在于，具有： 光纖，其在近端和遠(yuǎn)端之間傳輸光； 光連接器，其在所述近端與所述光纖連接； 聚光光學(xué)系統(tǒng)，其在所述遠(yuǎn)端與所述光纖連接并對從所述光纖的所述遠(yuǎn)端射出的光進 行聚光； 偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，其在所述遠(yuǎn)端與所述光纖連接并使從所述光纖的所述遠(yuǎn)端射出的光偏 轉(zhuǎn)； 套管，其以包圍所述光纖的方式沿著所述光纖延伸，并相對于所述光纖、所述光連接 器、所述聚光光學(xué)系統(tǒng)和所述偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)自由旋轉(zhuǎn)；以及 緩沖流體，其填充在所述套管的內(nèi)腔中， 所述光纖具有比1. 53 μ m短的截止波長， 所述光纖、所述聚光光學(xué)系統(tǒng)、所述偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)以及處于與所述光纖的基模耦合的 光路上的所述緩沖流體和所述套管，在1. 6 μ m?1. 8 μ m的波長區(qū)域中具有一 2dB?OdB 的光透射率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)探針，其特征在于， 所述光纖、所述聚光光學(xué)系統(tǒng)和所述偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)分別由石英玻璃或者硼硅酸鹽玻璃 構(gòu)成， 所述緩沖流體是生理鹽水、葡聚糖水溶液或者硅油， 所述套管由FEP、PFA、PTFE、PET或者尼龍構(gòu)成， 在所述偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)與所述緩沖流體之間的界面和所述緩沖流體與所述套管之間的 界面中，一個界面處的相對折射率差相對于另一個界面處的相對折射率差，相差大于或等 于3. 2倍。
3. -種光學(xué)測定方法，其特征在于， 在該光學(xué)測定方法中使用如下各部：權(quán)利要求1所述的光學(xué)探針；光源，其在 1.6μπι?1.8μπι的波長區(qū)域中產(chǎn)生光；光分支部，其將從所述光源發(fā)出的光分支成2支， 作為照明光和參照光輸出；光檢測器，其在所述波長區(qū)域中對光進行檢測；分析部，其在所 述波長區(qū)域中對光衰減頻譜進行分析，并將經(jīng)過分析而得到的分析結(jié)果作為圖像信息獲 取， 在光學(xué)測定方法中使用以上各部，使從所述光分支部輸出的照明光向所述光纖的所述 近端入射，并從所述遠(yuǎn)端射出而向?qū)ο笪镎丈洌拱殡S該照射而在所述對象物上產(chǎn)生的后 方反射光向所述光纖的所述遠(yuǎn)端入射，從所述近端射出而引導(dǎo)到所述光檢測器，并且，將從 所述光分支部輸出的參照光也引導(dǎo)到所述光檢測器，利用所述光檢測器對由所述后方反射 光和所述參照光形成的干涉光進行檢測，利用所述分析部對所述后方反射光的頻譜進行分 析，將所述對象物內(nèi)部的物質(zhì)的分布信息作為圖像信息獲取。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)測定方法，其特征在于， 所述光纖、所述聚光光學(xué)系統(tǒng)和所述偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)分別由石英玻璃或者硼硅酸鹽玻璃 構(gòu)成， 所述緩沖流體是生理鹽水、葡聚糖水溶液或者硅油， 所述套管由FEP、PFA、PTFE、PET或者尼龍構(gòu)成， 在所述偏轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)與所述緩沖流體之間的界面和所述緩沖流體與所述套管之間的 界面中，一個界面處的相對折射率差相對于另一個界面處的相對折射率差，相差大于或等 于3. 2倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)測定方法，其特征在于， 利用所述分析部，在所述后方反射光的頻譜中提取出在1. 70?1. 75 μ m的波長范圍內(nèi) 具有吸收峰值的頻譜成分，基于所述頻譜成分對脂質(zhì)的分布信息進行分析，將該分析結(jié)果 作為圖像信息獲取。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)測定方法，其特征在于， 利用所述光檢測器，對由從所述光分支部輸出的照明光被所述一個界面反射而到達(dá)所 述光檢測器的反射光和所述參照光形成的干涉光進行檢測，利用所述分析部，在限定的波 長區(qū)域中對所述反射光的頻譜進行傅里葉解析，將自相關(guān)函數(shù)作為延遲時間的函數(shù)進行計 算，計算該自相關(guān)函數(shù)具有峰值的延遲時間對所述波長區(qū)域中的波長的依賴性，計算出所 述后方反射光受到的波長色散的推定值。
【文檔編號】G01N21/17GK104126111SQ201280069873
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月15日
【發(fā)明者】長谷川健美, 平野充遙, 田中正人 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社