一种采用后驱式直肠内多模成像扫描头的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及直肠内成像技术，特别涉及一种采用后驱式直肠内多模成像扫描头的系统。
【背景技术】
[0002]现有的临床直肠内成像技术有三种，直肠电子内镜、直肠超声内镜、冷光源光学内窥镜。直肠电子内镜是利用超小型电荷耦合器件(CCD)技术制造的电子视频内窥镜产品，由于CCD接收的是光学散射或者反射光信号，存在穿透深度浅(微米级)的缺点，无法提供直肠壁和直肠壁下组织的细节信息。直肠超声内窥成像是基于检测超声信号在直肠壁中的回波进行的，可以对直肠壁不同组织深度进行成像，从而反映直肠组织声阻抗的差异性，但是由于各软组织成分的声阻抗较为接近，所以超声成像技术不能够准确识别血管，并且成像分辨率不够高。冷光源光学内窥镜是利用转像透镜或者传像光纤进行传送图像，通过目镜直接观察，由于其仍旧是光散射或反射成像，只能够检测浅表图像(微米级)。因此研发高分辨率和大深度，可获得形态和组分信息的直肠内成像系统，已成为临床应用的迫切需求。
[0003]现有技术《直肠内光学、光声、超声多模成像内窥镜及其成像方法》，申请号为201310739425.X的专利文件公开了一种直肠内光学、光声和超声多模成像方法，该技术采用前置微型电机带动反射镜旋转，从而进行360°环形扫描；其不足是，由于采用前置微型电机带动反射镜扫描成像，前置微型电机的控制线会通过成像窗口与后端的电机控制器相连，当光声和超声成像时，激光和超声在扫描到控制线区域时，激光和超声被遮挡无法照射到直肠，从而导致现有技术无法实现360°全视场光声和超声成像。同时，由于采用单一反射镜，很难同时得到高反光率和反声率，影响了光声和超声成像的灵敏度。
[0004]现有技术《聚焦式旋转扫描光声超声血管内窥成像装置及其成像方法》，申请号为201210220399.5的专利文件公开了一种聚焦式旋转扫描光声超声血管内窥镜成像装置，该技术采用柱面镜对激光进行汇聚，汇聚后的激光为一条线；其不足是，由于采用柱面镜进行激光汇聚，汇聚的激光焦线使得受激发部位的激光能量密度降低，所以光声信号灵敏度低并且分辨率不佳。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是:提供一种采用后驱式直肠内多模成像扫描头的系统，可获得光声图像、超声图像、光学图像，三种成像可单独进行或同时进行，通过三种图像获得直肠内多参量物理信息和多尺度的结构成像。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]—种采用后驱式直肠内多模成像扫描头的系统，多模成像系统包括脉冲宽度调制触发电路、激励光源、匹配光路、后驱扫描系统、多模成像扫描头、反相电路、超声发射接收器、信号采集与控制系统；所述的多模成像扫描头包括:单模光纤、光束变换组件、中空传动轴、中空聚焦超声探头、反声镜、反光镜、反声镜壳体、图像传感器、中段透光管；
[0008]所述的脉冲宽度调制触发电路、激励光源、匹配光路、单模光纤、光束变换组件依次相接；
[0009]所述的脉冲宽度调制触发电路、反相电路、超声发射接收器、中空聚焦超声探头依次相接，超声发射接收器与信号采集与控制系统相接；
[0010]所述的信号采集与控制系统与采集图像信号的图像传感器相接；
[0011]中空传动轴和反声镜壳体均设置在多模成像扫描头内，驱动中空传动轴旋转的后驱扫描系统与脉冲宽度调制触发电路相接，后驱扫描系统、中空传动轴、反声镜壳体依次固定连接;
[0012]单模光纤、光束变换组件、中空聚焦超声探头、反声镜、反光镜、图像传感器依次排列设置在中空传动轴和反声镜壳体的内腔；随反声镜壳体旋转的中空聚焦超声探头固定在反声镜壳体的内腔，反声镜和反光镜均安装在反声镜壳体内，反声镜和反光镜共同形成一斜面；中段透光管安装在多模成像扫描头的外部，并对应反声镜和反光镜的位置。
[0013]所述的脉冲宽度调制触发电路为矩形波信号发射电路，发射的矩形波信号的频率范围为10Hz?IMHz ;矩形波信号的占空比的范围为1%?99%，且占空比可调；矩形波信号的上升沿时间<100ns。
[0014]将脉冲宽度调制触发电路输出的矩形波信号的高低电平转换的反相电路为同步触发信号反相器，反相后的矩形波信号的上升沿时间<100ns。
[0015]所述的多模成像扫描头还包括后段支撑管、前段支撑管、光学图像窗，后段支撑管、中段透光管、前段支撑管依次连接，光学图像窗设置在前段支撑管的前端。
[0016]所述的后段支撑管、中段透光管、前段支撑管的长度依次为20Cm、7mm、27mm，外径均为12_。
[0017]所述的多模成像扫描头还包括透光隔离窗口和密封圈；密封圈设置在反声镜壳体的外壁上，位于中空聚焦超声探头和反声镜之间的位置，透光隔离窗口固定在中空聚焦超声探头的通孔上。
[0018]所述的中空聚焦超声探头的焦距的范围为20mm?25mm，图像传感器设置在反声镜壳体前段的内腔内，图像传感器的像素为42万。
[0019]所述的多模成像扫描头还包括固定管和轴承；固定管的一端与后驱扫描系统相连，另一端连接轴承的内壁和光束变换组件，轴承与中空传动轴内壁过盈配合，光束变换组件紧靠轴承后端设置。
[0020]所述的反声镜的声反射率>90%，反光镜的光反射率>90%。
[0021]所述的激励光源为纳秒脉冲激光器。
[0022]本实用新型的原理是:
[0023]脉冲宽度调制触发电路发射同步触发信号控制激励光源输出激光，并经匹配光路高效率地耦合进单模光纤，然后经过光束变换组件、中空聚焦超声探头到达反光镜，再经过反光镜反射后，透过中段透光管垂直照射在直肠管腔上，直肠管腔激发出光声信号。脉冲宽度调制触发电路发射同步触发信号，经反相电路反相后，反相同步触发信号控制超声发射接收器发射超声信号，经中空聚焦超声探头的信号线到达反声镜壳体，反声镜和反光镜90°反射后，透过中段透光管入射到直肠管腔上，直肠管腔反射超声回波信号。图像传感器采集直肠管腔的图像信号，用以光学成像。
[0024]直肠管腔组织中激发产生的光声信号及反射的超声回波信号，经过中段透光管到达反声镜壳体，经反光镜和反声镜反射后被中空聚焦超声探头所探测，超声发射接收器通过中空聚焦超声探头的信号线采集中空聚焦超声探头探测到的光声信号和超声回波信号，脉冲宽度调制电路发射同步触发信号控制信号采集与控制系统获取超声发射接收器采集到的光声信号和超声回波信号。信号采集与控制系统获取图像传感器采集到的图像信号。
[0025]采集完直肠内某一位置的光声信号和超声回波信号后，脉冲宽度调制触发电路输出同步触发信号控制后驱扫描系统带动中空传动轴旋转，最终带动反声镜壳体旋转，对下一个位置进行光声信号以及超声回波信号的采集，反声镜壳体旋转一周，即完成360°直肠管腔的扫描。
[0026]采集到光声信号数据和超声回波信号数据再通过图形处理器利用有限角度画弧投影算法处理，得到直肠管腔的光声图像和超声图像；信号采集与控制系统再获取图像传感器采集到的直肠管腔的光学信号，并通过Iabview实时显示；三种模式所成的图像实时显示在计算