技术摘要：
本发明涉及一种用于妇科检查的光学相干层析成像设备，包括电脑、宽带光源、光信号采集设备、光纤耦合器、集成参考臂和手持探头，所述集成参考臂包括控制器、偏振调节器和光学延迟器，所述参考臂端连接的光纤为延迟光纤，所述延迟光纤缠绕在偏振调节器至少一圈后连接到  全部
背景技术：
宫颈癌是全球第三大女性恶性肿瘤，是中国女性第二大最常见恶性肿瘤。根据世 界卫生组织（WHO）估计，全球每年新增宫颈癌病例超过47万例，而中国占到了28%。若缺乏适 当有效的筛查方法及预防措施，到2025年，亚洲宫颈癌发病率将上升40%。 人乳头瘤病毒（HPV）是导致宫颈癌的罪魁祸首，这是一种极为常见的病毒，有高达 75%的女性在一生的某一阶段都会感染HPV，大多数女性能够凭借自身免疫力将病毒清除； 但如果是长期持续感染HPV，宫颈处于反复感染状况，细胞往往就会发生变异引发癌变。HPV 持续感染是宫颈癌及其癌前病变——宫颈上皮内瘤变（CIN）的主要病因，且宫颈病变程度 越重，高危HPV感染率越高。 幸运的是，宫颈癌病因明确且发展过程中存在较长的、可逆转的癌前病变期，是唯 一一种能够通过医学干预降低发病率和死亡率的恶性肿瘤。这意味着宫颈癌在很大程度上 是一种可以预防的疾病。 目前宫颈癌筛查诊断主要采取“三阶梯”方式：第一步，子宫颈细胞学检查（TCT）和 （或）HPV病毒检测；第二步，阴道镜检查；第三步，子宫颈病理学活组织检查。 现有三阶梯模式存在一些局限：第一，分三步进行，环节多，时间长，不确定性大， 病患心理压力较大。第二，最终要靠病理活检确诊，但活检是有损伤的，而且能取的点也是 有限的，由于取样误差可能会引起漏检。第三，活检还可能会造成感染。第四，一些特殊人群 不适合常规三阶梯检查方式，例如孕妇或宫颈手术后复查患者。 在外阴方面，常见疾病包括外阴色素减退性疾病、外阴良性肿瘤及外阴恶性肿瘤。 目前临床上外阴病变的诊断方法最常用的是常规妇科检查，但仅通过肉眼观察无法准确判 断病变性质，确诊外阴病变仍然要靠病理活检，因此上述病理活检面临的局限性依然存在。 OCT可以在无需对组织样品进行采集及特别处理的情况下，实时无创的获取在体 组织的高分辨率影像，从而帮助医生快捷、准确的获得诊断依据，弥补了现有诊断方法的不 足，有很大的临床应用价值。 尽管如此，以前OCT在妇科的应用主要限于试验研究，原因在于：第一，以前应用于 妇科的OCT多是对通用OCT系统进行一些简单改造，并未全面考虑临床需求，不能真正进入 临床使用；第二，从分辨率角度来说，以前用于妇科的OCT分辨率大约只有几十微米，无法看 到细胞结构，只能从大体的形态来进行病变判读。然而，对于某些类型的病变，必须通过细 胞的形态来判断，否则有可能发生混淆。例如： (1)宫颈炎症组织和低级别病变组织 宫颈炎症组织和低级别病变组织从大体结构上看都是有清晰的分层结构，上层是由鳞 状细胞组成的上皮层，下层是基质，中间由基底膜分隔开。唯一的区别是低级别病变组织由 4 CN 111568378 A 说　明　书 2/8 页 于受到HPV病毒感染，上皮层存在部分挖空细胞，特征是细胞核增大，见双核或多核，核周有 空化区。这些特征只有通过分辨率小于10μm的高分辨率的OCT才能观察到。 (2)宫颈柱状上皮外翻和浸润癌 宫颈柱状上皮外翻和部分浸润癌从大体结构上看都存在乳头状突起，容易混淆。但柱 状上皮外翻的突起表层是由规整的单层柱状上皮细胞构成，而浸润癌的突起无此结构。因 此，在高分辨率OCT下可以通过观察单层柱状上皮细胞对二者进行区分。 (3)外阴尖锐湿疣和乳头状瘤 外阴尖锐湿疣和乳头状瘤从大体结构上看都存在乳头状突起，容易混淆。外阴尖锐湿 疣是由HPV病毒感染引起的，与宫颈低级别病变类似，都存在挖空细胞，而乳头状瘤无此特 征。因此，在高分辨率OCT下可以通过观察细胞核增大、有核周晕的挖空细胞对这二者进行 区分。 光学相干层析成像（OCT）是一种高分辨率的无创光学成像技术，它的基本原理是 低相干光干涉技术，利用低相干的近红外光照射生物组织，通过对散射回来的光信号进行 干涉测量，获得生物组织微米级分辨率的二维横截面图像或者三维重构图像。在OCT中，图 像对比度是由组织结构的光学折射率变化产生的，无需外源性造影剂，在组织内成像深度 约为2-3mm。OCT非常适合于组织表面成像，例如视网膜成像。随着近年来OCT探头导管技术 的发展，OCT被越来越多的应用于内窥领域，主要对体内管腔浅表组织进行高分辨率成像， 包括心血管、消化道、肺部、喉部和泌尿生殖系统等。目前OCT在妇科的应用主要处于实验室 研究阶段，在商业化应用方面刚刚起步，主要方向为宫颈和外阴的筛查和诊断。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于妇科检查的光学相干层析成像设 备。 本发明的技术方案是：一种用于妇科检查的光学相干层析成像设备，包括电脑、宽 带光源、光信号采集设备、光纤耦合器、集成参考臂和手持探头，所述光纤耦合器为2x2光纤 耦合器，所述光纤耦合器的四个端口分别为输入端、参考臂端、样品臂端和输出端，所述输 入端、所述参考臂端、所述样品臂端和所述输出端分布通过光纤连接到宽带光源、集成参考 臂、手持探头和光信号采集设备，所述集成参考臂包括控制器、偏振调节器和光学延迟器， 所述参考臂端连接的光纤为延迟光纤，所述延迟光纤缠绕在偏振调节器至少一圈后连接到 光学延迟器，所述光信号采集设备还连接到电脑，所述集成参考臂的内部的控制器与电脑 连接。 优选的，所述偏振调节器包括调偏电机和调偏摇臂，所述调偏摇臂通过曲柄连接 在调偏电机的输出轴，所述延迟光纤缠绕在调偏摇臂上，所述调偏摇臂的两侧设置固定光 纤的固定座，所述延迟光纤缠绕在调偏摇臂前、后分别进行固定。 优选的，所述光学延迟器包括第一准直镜和延迟组件，所述光纤为延迟光纤且连 接在第一准直镜的准直光纤端口，所述延迟组件包括滑动反射角锥和固定反射角锥，所述 滑动反射角锥安装在沿直线滑轨滑动的滑块上，所述滑块与丝杠螺母副的调节螺母固定连 接，所述丝杠螺母副的调节丝杠连接光学延迟电机的输出轴，所述第一准直镜的光束出口 朝向滑动反射角锥，所述固定反射角锥安装在滑动反射角锥和第一准直镜之间且紧挨所述 5 CN 111568378 A 说　明　书 3/8 页 第一准直镜，所述固定反射角锥的中心线与所述滑动反射角锥的中心线之间的距离等于所 述固定反射角锥的中心线与所述第一准直镜的中心线之间的距离，所述固定反射角锥的中 心线、所述滑动反射角锥的中心线、所述第一准直镜的中心线位于同一平面。 优选的，所述集成参考臂还包括可调光衰减器，所述可调光衰减器包括衰减电机 和衰减片，所述衰减片与所述衰减电机的输出轴连接，所述衰减片为偏心设置的半圆形结 构，所述衰减片位于所述第一准直镜的前方。 优选的，所述衰减片的圆心与所述衰减电机的输出轴沿着衰减片的直边偏心设 置，所述衰减片的弧边位于所述第一准直镜的正前方。 优选的，所述集成参考臂包括封闭的壳体，所述调偏电机、所述固定座、所述光学 延迟电机、所述直线滑轨、所述衰减电机、所述光纤耦合器及所述第一准直镜均固定在壳体 的底部，所述壳体的底部设有光纤定位槽，所述控制器为安装在所述壳体内部且控制调偏 电机、光学延迟电机和衰减电机的驱动控制器，所述壳体的侧壁上设有与驱动控制器连接 的电源接口和USB接口。 优选的，所述输入端连接的光纤为与宽带光源光纤连接的输入光纤，所述样品臂 端连接的光纤为与手持探头连接的样品光纤，所述输出端连接的光纤为与光信号采集设备 连接的光信号采集光纤，所述样品光纤和所述光信号采集光纤从壳体侧壁上的光纤输出端 口伸出，所述输入光纤连接到壳体侧壁上的光纤接头，所述光纤接头的一半位于壳体内部 与输入光纤连接、另一半位于壳体外部连接宽带光源光纤。 优选的，所述手持探头包括第二准直镜、反射镜、扫描振镜和探头管，所述第二准 直镜连接样品光纤，所述样品光纤射出的发散光束经过第二准直镜的准直透镜折射后形成 近平行光，所述第二准直镜发出的近平行光经过一段光路后再经扫描振镜反射进入探头 管，所述扫描振镜为环形扫描的二维振镜，所述扫描振镜的表面为镀高反射膜的平面镜，所 述探头管内设有2n 1个透镜，所述探头管的尾部设置倾斜的窗口，所述探头管的末端为与 窗口密封连接的斜口，所述窗口为平凸透镜，进入所述探头管的近平行光经过探头管内的 透镜后聚焦到窗口的外表面。 优选的，所述斜口的下方向内侧倾斜。 优选的，所述第二准直镜与扫描振镜之间设置反射镜。 本发明的有益效果是： 本发明着力解决光学相干层析成像（OCT）在妇科领域使用面临的问题，充分考虑了妇 科诊室的使用环境，对OCT系统进行设计优化，满足一般妇科检查的使用要求，同时通过卓 越的光学设计，使分辨率达到了5μm以下，在人体上首次实现了宫颈组织的细胞级成像，将 妇科OCT的图像质量提升到了一个新的高度，经临床研究验证，本OCT系统对于妇科宫颈和 外阴的病变判别可以达到很高的准确度，取得了和病理活检高度一致的结果（85%以上）。 本发明能够利用电脑及集成参考臂控制调节进入集成参考臂的光路，通过光学延 迟器延长光线行程，使集成参考臂、手持探头返回到光纤耦合器的光达到好的耦合干涉效 果，干涉的光路输出到光信号采集设备，通过偏振调节器改变光纤内部应力，进而改变光线 的折射状态，从而对光线进行偏振控制。 本发明在集成参考臂中还设置可调光衰减器，能够使集成参考臂内第一准直镜发 出的准直光束从衰减片外圆周处通过，使部分光束被衰减片外圆周遮挡，衰减片为偏心设 6 CN 111568378 A 说　明　书 4/8 页 置的半圆形结构，能够通过衰减片的转动改变衰减片光束被遮挡的面积，从而达到连续调 节光衰减的目的。 本发明通过电脑及集成参考臂电动控制偏振调节器、可调光衰减器和光学延迟器 对集成参考臂内的延迟光纤的光路进行实时调节，使其与样品光纤的光路对应，从而使延 迟光纤、样品光纤返回的光在光纤耦合器中进行干涉，提升了光信号采集光纤输出光路的 稳定性。 本发明的集成参考臂用简单巧妙的设计将偏振调节器、可调光衰减器和光学延迟 器进行组合，集成度高，维护简单。 本发明中的手持探头具有超高分辨率，首次实现了在体（in  vivo）宫颈组织的细 胞级成像，将平凸透镜作为窗口使用很大程度上减小了像差，改善了分辨率。 本发明中的扫描振镜为环形扫描的二维振镜，环形扫描避免了突然的加速、减速， 在相同的硬件条件（例如通光口径）下，具有更大的有效成像区域。 本发明利用电脑和光纤耦合器将集成参考臂、手持探头及光信号收集设备连接成 闭环系统，能够对系统中光信号的漂移变化进行实时补偿，提升了OCT系统的稳定性和可用 性。 附图说明 图1为本发明的外部结构示意图； 图2为本发明的原理框图； 图3为集成参考臂内部结构的俯视示意图； 图4为集成参考臂的壳体的立体结构示意图； 图5为集成参考臂中衰减片的结构示意图； 图6为驱动控制器的控制原理框图； 图7为驱动控制器的电路原理图； 图8为驱动控制器中步进电机驱动电路原理图； 图9为驱动控制器中USB转接芯片电路原理图； 图10为驱动控制器中供电电路原理图； 图11为手持探头的结构示意图； 图12为本发明对USAF1951分辨率板进行的横向分辨率实测对比图； 图12中a为本发明对USAF1951分辨率板进行的横向分辨率实测图； 图12中b为USAF1951分辨率板的标准图样； 图13为本发明的纵向分辨率测试结果； 图14为本发明对在体的人体宫颈组织进行OCT扫描得到的图像。 图中：1—驱动控制器；2—调偏电机；3—调偏摇臂；4—固定座；5—光纤耦合器； 6—光纤定位槽；8—衰减电机；9—准直光纤端口；10—第一准直镜；11—光学延迟电机； 12—光电开关；13—直线滑轨；14—调节螺母；15—滑动反射角锥；16—滑块；17—衰减片； 18—固定反射角锥；20—电源接口；21—USB接口；22—壳体；23—光纤接头；24—光纤输出 端口；25、样品光纤；26、第二准直镜；27、反射镜；28、扫描振镜；29、探头管；30、透镜；31、窗 口；32、样品组织；33、机身；34、支架；35、显示器；36、脚轮；37、手持探头；38、操作面板；39、 7 CN 111568378 A 说　明　书 5/8 页 储物盒；40、键盘；41、鼠标。