扰的金属套管92和光纤套管90,金属套管92和光纤套管90将内窥探头单模光纤99与外界 隔绝，最大程度地降低传输光信号时受到的干扰。
[0042]进一步地，本发明还包括一电机控制器8，所述线性电机91、旋转电机96和微振镜 95与所述电机控制器8连接，所述电机控制器8连接所述主机10并根据主机10发出的指令控 制所述线性电机91、旋转电机96和微振镜95运动实现实时扫描成像。
[0043] 进一步地，所述波分复用耦合器5的一端通过单模光纤连接有一分二光纤分光器 7,所述红外光源2输出端通过单模光纤连接有光纤环形器7,所述光纤环形器7的其中一输 出端连接所述波分复用耦合器5,另一输出端连接所述探测器6,所述探测器6与一分二光纤 分光器7和所述主机10相连。
[0044] 在本实施例中，红外光源2为扫频光源，所述探测器6为平衡探测器，平衡探测器通 过平衡探测获取电信号。
[0045] 作为本发明的另一实施方式，所述红外光源2可以为超辐射发光二极管等宽带红 外光源，所述探测器6为光谱仪，将成分复杂的光分解成光谱线，将光信号转化成电信号再 通过主机10去识别，经过不同算法处理生成图像。
[0046] 进一步地，所述红外光源2和所述主机10连接并向主机10输出同步信号，所述主机 10包括一 GPU模块，共路OCT内窥探头9采集的数据通过所述GPU模块进行处理运算。
[0047]以下为本发明工作过程：
[0048] 启动红外光源2和引导光源1，红外光源2输出频率固定的扫频光，经过光纤环形器 4,波分复用耦合器5与引导光源1发出的光束汇合，两者通过单模光纤的传输，在共路OCT内 窥探头9中经过相同的光路，引导光源1可以对内窥探头扫描位置进行定位，从而知道系统 的扫描区域，方便将共路OCT内窥探头9与现有内窥镜的成像通道共用，实现多模式成像。
[0049] 由单模光纤传输至共路OCT内窥探头9内部的光束经过分光镜94后部分反射部分 透射，反射光在格林透镜93的后端面发生二次反射，二次反射光束在分光镜94上发生三次 反射后沿共路OCT内窥探头9入口端返回系统中，此光束为参考光束；另一路透射光经过双 胶合消色差透镜97,由微振镜95反射出去，经过保护套98最终入射在样品11上，携带上样品 信息并返回光路系统中，此光束为样品光。通过对透镜端面和分光镜镀膜，可以实现增透， 增反，和不同分光比的需求。
[0050]由于参考光和样品光经过的光程往往不一样，其中参考光经过格林透镜93和分光 镜94,光程固定，而样品光光程受到共路OCT内窥探头9长度和其与样品距离等因素的影响 为一个变量。探头采集的数据被探测器6收集并由主机10处理，如图3所示，采集到的数据通 过主机10中的GI^U模块进行处理运算，原始数据经过GPU模块，经过插值补零，FFT，线性平 均，比例调整等处理，输出OCT解调数据并实时显示，线性平均后同时输出位置信号，经过峰 值检测后将位置信息反馈给电机控制器8,电机控制器8控制线性电机91带动内窥探头单模 光纤99、格林透镜93和分光镜94轴向位移，进行位置和光程校对，使参考光光程和样品光光 程相等。
[0051]如图3所示，为了使参考光光程和样品光光程相等，线性电机91带动内窥探头单模 光纤99、格林透镜93和分光镜94运动补偿及校正过程如下：
[0052] 信号被解调的过程中，可得到样品表面每一点的扫描信号，称为A-scan信号，对其 进行峰值检测，可定位光束与样品表面的距离，假设光束从分光镜94出射，入射到样品表面 的初始距离为d，运动后的新距离为d(n)，理想等光程位置为d0,那么此时存在一个位置偏 差e = d-dO，基于闭环控制的电机做出的行程补偿应该为
[0053]
[0054]其中K^K1Jd分别为经过优化的比例系数，积分系数，导数系数。
[0055] 上式也可以表示为
[0056] U(n+l)=U(n)+d(n)-d
[0057] 针对运动补偿中可能存在的不稳定的情况，在启动驱动器时需要做一次比较判 断，I |U(n+l)-U(n) I I <S，S为根据拓扑运动性质及系统响应速度预估的安全距离，可以设 为S = 0.1mm，并且运用K阶AR预测模型来主动追踪组织目标的位置：
[0058]
[0059] d(n_i )+U(n_i)是组织目标的位置，ai为d(n)+U(n)的K值用最小二乘法得到的模 式系数。
[0060] 红外光源2输出同步信号给主机10,并由主机10通过电机控制器8驱动微振镜95进 行同步扫描，实现特定位置的一维和二维扫描成像，并生成三维层析图像，同时也可以驱动 旋转电机96,实现全范围的环形螺旋扫描。
[0061 ]本发明通过提供一种运动自适应共路OCT内窥系统，基于共路干涉原理，参考光和 样品光在相同的环境中不容易受到干扰，显著增强系统的稳定性，经过对干涉信号的采集 处理恢复出样品的三维层析图像；内窥探头内元器件带运动自适应功能，电机带动探头内 部结构匹配参考光和样品光的光程，减少人为操作的复杂程度;除了红外光源，还设置有引 导光源对扫描位置进行精确定位，方便此内窥探头与现有内窥镜的成像通道共用，实现多 模式成像。
[0062]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可 以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保 护范围。
【主权项】
1. 一种运动自适应共路OCT内窥系统，其特征在于，包括 一照射样品表面的红外光源； 一引导光源，所述引导光源发出的光束和所述红外光源的光束汇合后照射样品，所述 引导光源定位0CT内窥系统红外光源扫描的位置； 一波分复用耦合器，所述波分复用耦合器汇合所述红外光源和所述引导光源的光束； 共路0CT内窥探头，所述共路0CT内窥探头对被观察样品进行实时光学成像； 探测器，将所述共路0CT内窥探头返回的光信号转换成电信号； 主机，所述主机发出指令控制共路0CT内窥探头运动。2. 根据权利要求1所述的运动自适应共路0CT内窥系统，其特征在于，所述共路0CT内窥 探头包括线性电机，所述线性电机连接有内窥探头单模光纤，所述内窥探头单模光纤的末 端连接调整光束的格林透镜，格林透镜末端还设置有反射一部分光线同时透射一部分光线 的分光镜，格林透镜和分光镜之间留有空气间隙，所述线性电机带动内窥探头单模光纤、格 林透镜和分光镜轴向移动以调节光程;还包括反射光线并可二维扫描样品的微振镜，所述 微振镜连接一带动微振镜全范围旋转的旋转电机。3. 根据权利要求2所述的运动自适应共路0CT内窥系统，其特征在于，所述内窥探头单 模光纤外包覆有保护内窥探头单模光纤不受外界干扰的金属套管和光纤套管。4. 根据权利要求2所述的运动自适应共路0CT内窥系统，其特征在于，所述分光镜的末 端还设置有双胶合消色差透镜，经所述微振镜反射后的光线经过一保护膜后入射至样品。5. 根据权利要求3所述的运动自适应共路0CT内窥系统，其特征在于，还包括一电机控 制器，所述线性电机、旋转电机和微振镜与所述电机控制器连接，所述电机控制器连接所述 主机并根据主机发出的指令控制所述线性电机、旋转电机和微振镜运动实现实时扫描成 像。6. 根据权利要求1所述的运动自适应共路0CT内窥系统，其特征在于，所述波分复用耦 合器的一端通过单模光纤连接有一分二光纤分光器，所述红外光源输出端通过单模光纤连 接有光纤环形器，所述光纤环形器的其中一输出端连接所述波分复用耦合器，另一输出端 连接所述探测器，所述探测器与一分二光纤分光器和所述主机相连。7. 根据权利要求1所述的运动自适应共路0CT内窥系统，其特征在于，所述引导光源为 LED光源或可见光波段激光。8. 根据权利要求6所述的运动自适应共路0CT内窥系统，其特征在于，所述红外光源为 扫频光源，所述探测器为平衡探测器。9. 根据权利要求6所述的运动自适应共路0CT内窥系统，其特征在于，所述红外光源为 超辐射发光二极管等宽带红外光源，所述探测器为光谱仪。10. 根据权利要求1所述的运动自适应共路0CT内窥系统，其特征在于，所述红外光源和 所述主机连接并向主机输出同步信号，所述主机包括一GPU模块，共路0CT内窥探头采集的 数据通过所述GPU模块进行处理运算。
【专利摘要】本发明公开了一种运动自适应共路OCT内窥系统，其中，包括照射样品的红外光源；引导光源，引导光源发出的光束和所述红外光源的光束汇合后照射样品；波分复用耦合器，波分复用耦合器汇合红外光源和所述引导光源的光束；共路OCT内窥探头，共路OCT内窥探头对被观察样品进行实时光学成像；探测器，将光信号转换成电信号；主机，主机发出指令控制共路OCT内窥探头运动，采用本发明可解决如下技术问题：非共路OCT内窥系统两光路所处环境不一样，受到色散、温度等因素干扰而导致干涉信号质量下降；现有共路OCT内窥系统在成像之前需要对样品臂和参考臂进行光程匹配，过程较为复杂，超出一定光程范围后无法进行成像；无法与现有内窥镜系统集成共用。
【IPC分类】A61B5/00, A61B1/06, A61B1/05
【公开号】CN105640480
【申请号】
【发明人】赵晖, 刘满林, 王翰林, 安昕, 张浠
【申请人】佛山市南海区欧谱曼迪科技有限责任公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年4月11日