本發明專利技術涉及一種基于光纖光柵陣列探測的內窺鏡成像系統及裝置，包括：計算機成像模塊、光聲信號激發模塊、數據處理模塊、光纖光柵內窺鏡探頭模塊；計算機成像模塊實現對圖像重建處理，并將重建后的圖像存儲和顯示；光聲信號激發模塊發出的光信號穿過內窺鏡探頭照射待測部位；數據處理模塊對接收到的數據進行放大、去噪；光纖光柵內窺鏡探頭模塊實現對光聲信號的探測。內窺鏡成像系統的探頭設計，是基于光纖光柵的反射式傳感原理，通過超聲微型馬達帶動直角棱鏡的轉動，實現對待測部位全方位探測。本發明專利技術具有無損、快速的成像優點，能夠達到傳統超聲內窺鏡達不到的尺寸，抗電磁干擾能力強，而且易于操作，能量消耗少，成本低。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光纖光柵傳感
，特別涉及一種基于光纖光柵陣列探測的內窺鏡成像系統及裝置
技術介紹
醫療診斷是內窺鏡的一項主要功能，內窺鏡的一個重要應用是早期疾病的檢查，如胃腸疾病的檢查、胰腺、膽道疾病的檢查等，并且內窺鏡檢查所示的結果在判斷疾病嚴重程度上起著至關重要的作用。傳統的電子內窺鏡是通過物鏡成像系統把像成在光電耦合器件C⑶上，用電纜傳送圖像信息并在監視器上直接顯示，觀察對象為粘膜組織表面系統，而超聲內窺鏡是以超聲換能器為傳感元件，利用換能器材料的壓電效應獲取圖像，其觀察對象為器官斷層結構的剖面。光線光柵具有體積小、可嵌入到設備中、抗電磁干擾能力強等優點，光纖光柵的傳感技術是一種新型、快速、無損的探測技術，本專利技術在此基礎上將其引入到內窺鏡成像系統中，其原理是使用脈沖激光照射組織，生物組織吸收脈沖激光后，引起快速的熱彈效應而產生超聲波，光纖光柵接收產生的超聲波并通過一定的延遲疊加算法進行成像。現有的超聲內窺鏡探頭具有以下缺陷:1、超聲探頭體積大；2、基于壓電效應的探頭抗電磁干擾能力差；3、所需設備成本高，壽命短；因此，設計一種新型內窺鏡成像系統是必不可少的。本專利技術的裝置顯著避開了這些缺陷，在臨床實現上具有巨大的應用潛力。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服以上現有技術的不足，提供一種結構簡單、合理，成本低的內窺鏡成像系統。本專利技術的目的通過以下的技術方案實現:一種基于光纖光柵陣列探測的內窺鏡成像系統及裝置，包括:計算機成像模塊、光聲信號激發模塊、數據處理模塊、光纖光柵內窺鏡探頭模塊；計算機成像模塊實現對圖像重建處理，并將重建后的圖像存儲和顯示；光聲信號激發模塊發出的光信號穿過內窺鏡探頭照射待測部位；數據處理模塊對接收到的數據進行放大、去噪；光纖光柵內窺鏡探頭模塊實現對光聲信號的探測。所述光聲信號激發系統包括ND.YAG激光器；所述光纖光柵內窺鏡探頭系統包括光纖光柵傳感部分、超聲馬達、軟管部分(活檢通道)、硬管部分、直角棱鏡，光纖傳感部分包括可調諧連續激光器、光纖耦合器、光纖環形器，且可調諧連續激光器、光纖耦合器、光纖環形器依次連接；所述光纖傳感部分是利用光線布拉格光柵的反射式傳感原理，用于傳感的光纖光柵數目為三個，且三個光纖光刪呈120度角；所述活檢通道一般是用聚四氟乙烯做成的軟管，內徑大約為1.8mm。所述數據處理系統包括APD陣列、前置放大器、濾波器、采集卡、圖像處理軟件，且APD陣列、前置放大器、濾波器和采集卡依次連接。所述圖像處理軟件為MATLAB。本系統原型的圖像重建處理算法在此軟件下驗證實現。所述只為本專利技術的一個優選方案，所述圖像處理軟件也可以使用其他編程語言為基礎的圖像處理軟件。本專利技術的原理是:可調諧激光器發出的窄線寬光波，經過2級2 X 2光纖耦合器被分成四路功率大小一樣的光進入各自的環行器的I端口，每個環行器的2端口都連接一個光纖光柵，其作為內窺鏡的傳感探測部分集成在內窺鏡探頭上，3端口發出的光便是光纖光柵傳感的反射光。本系統的激光照射模塊，同步觸發APD陣列，從而實現對每路光柵傳感有效信息的一對一地處理，ND.YAG激光器每發出一個脈沖光，便觸發內窺鏡探頭里的超聲馬達轉動120度，超聲馬達的前端安裝有一個直角棱鏡，此時的光剛好通過直角棱鏡照射到光纖光柵所對應的那個組織截面，發生光聲效應；另一方面，幾乎在ND.YAG激光器照射待測部位的同時，其觸發信號也驅動光開關切換光通道至與其對應的光柵相連接的環行器3端口，從3端口出來的反射光經過光電轉化、放大、去噪、邏輯運算和圖像重建處理，并將重建后的圖像存儲和顯示。本專利技術的操作步驟如下:1.預熱ND.YAG激光器，預熱可調節連續激光器，開啟ND.YAG激光器，發出的脈沖激光通過探頭內的直角棱鏡照射到待測組織上，同時，激光器觸發控制光開關的切換。2.開啟可調節連續激光器，調節激光器波長，使其波長位于光纖光柵反射率譜線的線性區3.在ND.YAG激光器對待測組織進行照射時，光纖光柵探測部分接收來自待測組織產生的光聲信號。4.攜帶著待測組織信息的反射光通過光纖環形器的3端口出來，數據處理模塊對從3端口出來的反射光進行光電轉換、放大、去噪、邏輯運算和圖像重建處理，并將重建后的圖像存儲和顯示。本專利技術相對于現有技術具有如下的優點:1、本專利技術的內窺鏡探頭探測部分采用互呈120度角的三個光纖光柵，替代了現有的基于壓電效應的超聲探頭，具有抗干擾能力強、采集數據立體全面、結構優化調整方便的特點。2、本專利技術的基于光纖光柵的內窺鏡裝置構造簡單、體積小、重量輕，工作穩定，成像時間短、連續運行時間長，使用方便，易于在臨床中推廣。3、本專利技術是一種無損的檢測方式，不會對被檢測部位的表皮或者內部產生損傷或產生其他的影響。4、本專利技術結合了光學成像的高對比度和超聲成像的高分辨率，適合檢測組織中的病變。【附圖說明】圖1是實施例1的基于光柵探測陣列的內窺鏡成像模塊設計圖。圖2是實施例2的基于光柵傳感的內窺鏡管端結構設計示意圖。圖3是實施例3的內窺鏡前端硬管內的光照射裝置結構設計示意圖。【具體實施方式】下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明。實施例1如圖1所示的光柵探測陣列的內窺鏡成像系統設計圖，包括計算機成像模塊、光聲信號激發模塊、數據處理模塊、光纖光柵內窺鏡探頭模塊。其中ND.YAG激光器驅動控制脈沖激光器輸出波長532nm脈沖激光，通過內窺鏡探頭的光照射裝置中的直角棱鏡照射到待測部位，光信號激發待測部位產生光聲信號。待測部位產生的光聲信號由光纖光柵內窺鏡探頭接收，并從光纖環形器的3端口反射到ADP陣列，經過前置放大器放大信號，被高速數據采集卡采集并存儲存到計算機中。光纖光柵傳感的輸入光是由可調諧激光器發出窄線寬光波經耦合器平分功率后進入環行器端口I所提供的。當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于光纖光柵陣列探測的內窺鏡成像系統及裝置，其特征在于：包括：計算機成像模塊、光聲信號激發模塊、數據處理模塊、光纖光柵內窺鏡探頭模塊；計算機成像模塊實現對圖像重建處理，并將重建后的圖像存儲和顯示；光聲信號激發模塊發出的光信號穿過內窺鏡探頭照射待測部位；數據處理模塊對接收到的數據進行放大、去噪；光纖光柵內窺鏡探頭模塊實現對光聲信號的探測。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：榮健，井帥奇，張能著，孫建業，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川;51
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