基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统及操作方法

技术领域

本发明涉及医学领域，特别是涉及一种基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统，还涉及一种基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统的操作方法。

背景技术

OCT(optical coherence tomography，光学相干层析)，是一种利用低相干光(通常为近红外光)对样品表面和内部结构进行非侵入式三维扫描成像的技术。OCT图像的空间分辨率一般可达到微米量级，而对于不透明样品的成像深度一般为毫米量级。

静脉穿刺导航是指在实施静脉穿刺的过程中，通过对穿刺针及其周围的组织进行即时成像，继而实现对注射针所在位置的即时判断。静脉穿刺指示是指在实施静脉穿刺的过程中，即时指示静脉穿刺针是否已经刺入目标血管中。

示例性的静脉穿刺指示技术主要包括基于医学影像的穿刺导航和基于穿刺针顶端传感的穿刺指示。基于医学影像的穿刺导航通过利用超声或近红外光成像技术显示目标血管的位置，从而完成对于穿刺针相对于目标血管位置的即时确定，实现穿刺导航。然而，目前临床所采用的医学影像技术在每一时刻只能实现针对二维平面的即时成像，因而无法对穿刺针的三维空间位置进行精确的即时导航，容易导致穿刺操作者将实际位于成像平面以外的穿刺针误判为位于成像平面以内，继而造成导航失误，同时也无法得到准确的穿刺指示。目前基于穿刺针顶端传感的穿刺指示技术包括根据穿刺针顶端所处环境的电阻抗值或机械阻力值，判断穿刺针是否已经刺入了目标血管内。然而，穿刺针顶端所检测到的电阻抗值信息不足以解析穿刺针顶端所处环境中的多个组织种类。而穿刺针顶端所检测到的机械阻力值也会受到被穿刺组织的状态、穿刺针的角度、穿刺针移动速度等多种与穿刺位置无关因素的影响。因此，仅依靠穿刺针顶端电阻抗或机械阻力传感尚无法实现可靠的穿刺指示。

发明内容

基于此，有必要提供一种基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统。

一种基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统，包括：集管器，具有中空内腔，所述中空内腔包括从集管器的第一侧连通至第二侧的第一管道，所述第一管道在所述第一侧形成第一开口、在所述第二侧形成第二开口，所述中空内腔还包括与所述第一管道连通的第二管道，所述第二管道在所述集管器的外表面形成第三开口，所述第三开口作为注射液加液口，所述集管器还包括设置在所述第一开口位置处的旋转连接部；穿刺注射针，所述第二开口用于连接所述穿刺注射针的针干尾端，所述穿刺注射针的针干内部腔体通过所述第二开口与所述第一管道连通；旋转套环，套设在所述旋转连接部上，包括转子，所述转子的转轴平行于所述第二开口连接的穿刺注射针的针干主轴；侧向扫描OCT内窥探针，与所述转子固定连接，从而跟随所述转子旋转；其中，当所述旋转套环套设在所述旋转连接部上时，所述侧向扫描OCT内窥探针的探针尾端从旋转套环背离所述集管器的一端露出，所述侧向扫描OCT内窥探针从所述第一管道的内部伸入所述穿刺注射针的针干内部腔体，且探针顶端的扫描窗口从穿刺注射针的顶端探出。

在其中一个实施例中，还包括旋盖，所述旋盖用于在所述集管器与所述旋转套环和侧向扫描OCT内窥探针分离时，盖合在所述旋转连接部上从而对所述第一开口进行密封。

在其中一个实施例中，所述第三开口用于连接输液管。

在其中一个实施例中，所述中空内腔用于在进行组织穿刺时充满药液和/或生理盐水以排除所述中空内腔中的空气。

在其中一个实施例中，所述集管器包括具有所述中空内腔的主体部，和圆柱形的所述旋转连接部，所述旋转连接部中空以作为所述第一管道的一端，所述主体部为长方体的外型。

在其中一个实施例中，所述旋转套环在第一端开设有内径与所述旋转连接部的外径相匹配的第一圆柱腔，所述旋转套环还在第二端开设有连通至所述第一圆柱腔的第二圆柱腔，所述第二圆柱腔的内径与所述侧向扫描OCT内窥探针的外径相匹配，所述侧向扫描OCT内窥探针固定在所述第二圆柱腔中。

在其中一个实施例中，所述第三开口形成于所述第一侧，所述第二侧是所述第一侧的相对侧。

在其中一个实施例中，所述侧向扫描OCT内窥探针包括：内窥探针针干，基于30gauge(30G)皮下注射针针干制成，在靠近针尖处侧面开设有扫描窗口；光纤探头，伸入并固定于所述内窥探针针干内，包括依次连接的单模光纤、第一无芯光纤、GRIN光纤、第二无芯光纤，所述第二无芯光纤在顶端具有45度倾角的抛光面，所述光纤探头还包括设于所述抛光面的金属镀层，所述金属镀层的位置与所述扫描窗口的位置相对应以使被所述金属镀层反射的入射光从所述扫描窗口射出。

在其中一个实施例中，还包括OCT成像系统，所述OCT成像系统包括：光源，用于提供宽带近红外入射光；光纤耦合器，通过光纤与所述光源及参考臂、样品臂相连接；样品臂，所述样品臂的光纤一端连接所述光纤耦合器，另一端连接所述探针尾端露出的光纤；参考臂，所述参考臂的光纤一端连接所述光纤耦合器；反射单元，设于所述参考臂的光纤的另一端，用于将从所述参考臂的光纤的另一端出射的光线反射回所述参考臂的光纤的另一端中；光谱仪，通过光纤与所述光纤耦合器连接；计算机，包含有频域信号分析软件，用于将频域干涉光信号还原为时域干涉光信号，继而生成OCT图像；其中，所述光纤耦合器用于将所述光源提供的宽带近红外入射光平均分配给所述参考臂和样品臂，还用于使通过所述样品臂返回的反射光和通过所述参考臂返回的反射光在所述光纤耦合器中相遇并发生干涉，使干涉产生的干涉信号通过光纤进入所述光谱仪中，所述光谱仪用于根据所述干涉信号得到频域干涉信号并传输给所述计算机。

在其中一个实施例中，所述系统是基于侧向扫描OCT内窥探针的静脉穿刺指示系统，用于对静脉穿刺时穿刺注射针的针头所在的位置(是否已穿刺入静脉血管中)进行指示。

还有必要提供一种基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统的操作方法。

一种基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统的操作方法，包括：将与OCT成像系统连接的侧向扫描OCT内窥探针插入集管器的中空内腔及穿刺注射针的针干中，确保侧向扫描OCT内窥探针顶端的扫描窗口从穿刺注射针的顶端探出；所述集管器的中空内腔包括从集管器的第一侧连通至第二侧的第一管道，所述第一管道在所述第一侧形成第一开口、在所述第二侧形成第二开口，所述第二开口连接所述穿刺注射针的针干尾端，所述穿刺注射针的针干内部腔体通过所述第二开口与所述第一管道连通；所述中空内腔还包括与所述第一管道连通的第二管道，所述第二管道在所述集管器的外表面形成第三开口，所述第三开口连接输液装置；所述集管器还包括设置在所述第一开口位置处的旋转连接部；将旋转套环套设在所述旋转连接部上，所述旋转套环包括转子，所述侧向扫描OCT内窥探针与转子固定连接，所述转子的转轴平行于所述穿刺注射针的针干主轴；OCT成像系统工作，并通过所述旋转套环带动所述侧向扫描OCT内窥探针旋转进行侧向扫描，通过所述OCT成像系统获得即时扫描结果；若所述穿刺注射针的针头到达目标位置，则从所述集管器中拔出所述侧向扫描OCT内窥探针和旋转套环；将旋盖盖合在所述旋转连接部上，从而对所述第一开口进行密封。

在其中一个实施例中，还包括在进行组织穿刺前使所述中空内腔充满药液和/或生理盐水以排除所述中空内腔中的空气的步骤。

在其中一个实施例中，所述集管器包括具有所述中空内腔的主体部，和圆柱形的所述旋转连接部，所述旋转连接部中空以作为所述第一管道的一端，所述主体部为长方体的外型。

在其中一个实施例中，所述旋转套环在第一端开设有内径与所述旋转连接部的外径相匹配的第一圆柱腔，所述旋转套环还在第二端开设有连通至所述第一圆柱腔的第二圆柱腔，所述第二圆柱腔的内径与所述侧向扫描OCT内窥探针的外径相匹配，所述侧向扫描OCT内窥探针固定在所述第二圆柱腔中。

在其中一个实施例中，所述第三开口形成于所述第一侧，所述第二侧是所述第一侧的相对侧。

在其中一个实施例中，所述侧向扫描OCT内窥探针包括：内窥探针针干，基于30G皮下注射针针干制成，在靠近针尖处侧面开设有扫描窗口；光纤探头，伸入并固定于所述内窥探针针干内，包括依次连接的单模光纤、第一无芯光纤、GRIN光纤、第二无芯光纤，所述第二无芯光纤在顶端具有45度倾角的抛光面，所述光纤探头还包括设于所述抛光面的金属镀层，所述金属镀层的位置与所述扫描窗口的位置相对应以使被所述金属镀层反射的入射光从所述扫描窗口射出。

在其中一个实施例中，所述OCT成像系统包括：光源，用于提供宽带近红外入射光；光纤耦合器，通过光纤与所述光源及参考臂、样品臂相连接；所述样品臂，所述样品臂的光纤一端连接所述光纤耦合器，另一端连接所述探针尾端露出的光纤；所述参考臂，所述参考臂的光纤一端连接所述光纤耦合器；反射单元，设于所述参考臂的光纤的另一端，用于将从所述参考臂的光纤的另一端出射的光线反射回所述参考臂的光纤的另一端中；光谱仪，通过光纤与所述光纤耦合器连接；计算机，包含有频域信号分析软件，用于将频域干涉信号还原为时域干涉信号，继而生成OCT图像；其中，所述光纤耦合器用于将所述光源提供的宽带近红外入射光平均分配给所述参考臂和样品臂，还用于使通过所述样品臂返回的反射光和通过所述参考臂返回的反射光在所述光纤耦合器中相遇并发生干涉，使干涉产生的干涉信号通过光纤进入所述光谱仪中，所述光谱仪用于根据所述干涉信号得到频域干涉信号并传输给所述计算机。

上述基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统，在进行穿刺时，由于侧向扫描OCT内窥探针与旋转套环的转子固定连接，而旋转套环套设在集管器上，穿刺注射针连接集管器的第二开口，因此侧向扫描OCT内窥探针与穿刺注射针在轴向上的相对位置能够保持固定，从而保证侧向扫描OCT内窥探针的成像位置与穿刺注射针的针尖位置保持一致。在完成穿刺后，可以通过第三开口向集管器的内腔加注射液，使得注射液依次通过第二管道-第一管道-穿刺注射针注入目标物体内，实现注射。

附图说明

为了更好地描述和说明这里公开的那些发明的实施例和/或示例，可以参考一幅或多幅附图。用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对所公开的发明、目前描述的实施例和/或示例以及目前理解的这些发明的最佳模式中的任何一者的范围的限制。

图1是一种示例性的超微型侧向扫描OCT内窥探针的光纤探头的结构原理图；

图2根据是在图1所述的光纤探头外部包覆30G皮下注射针针干组装而成的超微型侧向扫描OCT内窥探针的结构示意图；

图3是一实施例中基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统的结构示意图；

图4是图3所示结构另一个角度的视图；

图5是一实施例中从集管器中拔出后的侧向扫描OCT内窥探针和旋转套环的结构示意图；

图6是一实施例中拔除了侧向扫描OCT内窥探针和旋转套环后的带有穿刺注射针的集管器可以通过旋盖将旋转连接部盖合的示意图；

图7是一实施例中OCT成像系统的结构示意图；

图8是一实施例中基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统的操作方法的流程图；

图9是一实施例中基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统用于临床静脉穿刺注射过程中的操作流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

OCT是诞生于1991年的三维成像技术，其空间分辨率可以达到微米量级，目前已经被广泛应用于生物医学研究，以及工业材料探伤、珠宝鉴定等领域。由于OCT多采用近红外光作为入射光，其在不透明组织和材料中的成像深度仅为1～3毫米。因此，对于不透明组织内部较深部位的OCT成像只能借助于内窥OCT技术。早期的侧向扫描内窥OCT技术采用直径和长度较大的光学探头，通过将探头伸入气管、食道及血管等天然管腔结构中，由从探头侧面发出的、垂直于探头主轴方向的入射光对探头所在位置的管腔内壁进行成像扫描。当光学探头在管腔内完成围绕探头主轴360度旋转时，该侧向入射光即可完成对垂直于探头主轴方向圆形平面内组织结构的扫描。当光学探头同时在管腔内完成沿探头主轴的平移时，该侧向入射光即可沿探头平移方向完成对多个位置的旋转扫描，从而得到圆柱状的三维图像。

由于较大型的侧向扫描OCT内窥探头只能针对天然管腔结构的内部进行扫描，因而对于非管腔结构的不透明组织内部较深位置的OCT内窥成像则需要能够刺入组织内部的侧向扫描OCT内窥探针。示例性的OCT内窥探针采用了在30gauge(30G)皮下注射针针干内放置连接于OCT成像系统的光学探头的设计。组成该光学探头的主要元件为光纤，通常由单模光纤、无芯光纤和折射率梯度(GRIN)光纤相互熔接而成。其中，无芯光纤和折射率梯度光纤的长度被精确控制(长度误差范围在5微米以内)，以保证入射光在从光纤顶端射出后具有合适的工作距离和光束斑径。随后，从光纤顶端射出的入射光需要被偏转90度，从而与探针主轴方向保持垂直，以实现侧向扫描。在早期报道的侧向扫描OCT内窥探针中，设计者通过在光纤顶端放置具有45度倾角反射面的反射镜或棱镜实现对入射光的偏转。然而，由于反射镜或棱镜自身的尺寸较大，因而使得OCT内窥探针的尺寸也相应较大，从而增大了内窥探针在穿刺组织时所造成的损伤。

随后出现的超微型侧向扫描OCT内窥探针摒弃了基于反射镜或棱镜的光路设计，转而在原光纤探头的顶端额外熔接了一段无芯光纤，并将该段无芯光纤的顶端进行了45度倾角的研磨、抛光，再将被抛光的表面覆盖金属镀层(例如Cr-Au金属镀层)。因此，经过折射率梯度光纤汇聚的入射光能够被该45度倾角的金属镀层面反射，继而实现90度偏转。参见图1，该光纤探头基于全光纤设计，经过(a)熔接、(b)45度倾角研磨及抛光及(c)金属层覆盖抛光面后，能够实现(d)将入射光汇聚并偏转90度。参见图2，将该全光纤的光纤探头20放置于30G皮下注射针针干32内，并在针干侧面开孔作为扫描窗口31，使入射光沿垂直于针干主轴方向射出(近红外入射光11)，即完成了侧向扫描OCT内窥探针的组装。光纤探头20与加长的30G皮下注射针针干32之间用黏合剂12固定连接，并且注射针的针尖用黏合剂12封口。这种基于全光纤设计的光路显著缩小了光学探头的尺寸，从而缩小了整个OCT内窥探针的尺寸，实现了将由于OCT内窥探针刺入组织所产生的损伤最小化。本申请的发明人于2014年将该超微型侧向扫描OCT内窥探针应用于骨骼肌内部结构成像，证明了该探针对于不同种类生物组织的辨识能力，以及对组织内部结构的成像能力。

超微型侧向扫描OCT内窥探针，是以连接OCT成像系统的侧向光纤探头为主要内部光学元件，由加长的30G皮下注射针针干包覆侧向光纤探头而制成的探针。其中，加长的30G皮下注射针针干侧面设有开孔，其位置对应侧向光纤探头的顶端。进入侧向光纤探头的入射光在光纤探头顶端被反射后从光纤探头侧面沿垂直光纤主轴的方向射出，继而通过注射针针干侧面的开孔沿垂直于针干主轴方向进入所成像的组织中。因此，该探针可刺入生物组织中，通过绕探针主轴方向旋转和沿探针主轴方向平移的扫描方式实现对组织的三维内窥成像。由于加长的30G皮下注射针针干外径仅为0.3112毫米，因而该探针的体积小于目前世界上报道的其它任何一款侧向扫描OCT内窥探针，故该探针为超微型侧向扫描OCT内窥探针。该探针可以将组织穿刺所造成的损伤最小化。

侧向扫描的内窥OCT技术与临床静脉穿刺注射技术相结合，将面临以下的问题：

1.侧向扫描OCT内窥探针本身无法通入注射液用于静脉注射，因而必须同时使用静脉穿刺注射针。在这种情况下，如何保证在完成静脉穿刺之前的整个穿刺过程中，OCT内窥探针始终与静脉穿刺注射针在轴向上的相对位置能够保持固定？如果无法保证这一点，则OCT内窥探针的成像位置与静脉穿刺注射针顶端所处的位置不一致，从而无法根据OCT内窥探针的成像结果实现对穿刺注射针顶端所处位置的指示。

2.完成静脉穿刺后，由于需要立即开始静脉注射，因而OCT内窥探针需要被移除。如何保证在移除OCT内窥探针时不会向静脉中引入空气，并使OCT内窥探针可以被重复使用？

本申请将超微型侧向扫描OCT内窥探针与现有的临床静脉穿刺注射针相结合，利用OCT内窥探针对于静脉穿刺注射针顶端周围组织的即时成像实现静脉穿刺指示。图3是一实施例中基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统的结构示意图，图4是图3所示结构另一个角度的视图。在图3所示的实施例中，基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统包括集管器310、穿刺注射针320、旋转套环330及侧向扫描OCT内窥探针340。图3示出的是该指示系统在进行组织穿刺时的结构，为保证侧向扫描OCT内窥探针340与穿刺注射针320在轴向上的相对位置保持固定，本申请将侧向扫描OCT内窥探针340整体插入穿刺注射针320的针干中，并使侧向扫描OCT内窥探针340顶端(即针尖)带有扫描窗口的部分从穿刺注射针320顶端(即针尖)探出，使得近红外入射光可以从穿刺注射针320的针尖侧面出射(图3、图4、图5中的黑色箭头所指为扫描窗口的位置)。以下以该指示系统具体是基于超微型侧向扫描OCT内窥探针的静脉穿刺指示系统，用于对静脉穿刺进行指示，对该指示系统进行介绍。

集管器310具有中空内腔，中空内腔包括从集管器310的第一侧(图3中集管器310的左侧)连通至第二侧(图3中集管器310的右侧)的第一管道311。第一管道311在所述第一侧形成第一开口、在所述第二侧形成第二开口。中空内腔还包括与第一管道311连通的第二管道313。第二管道313在集管器310的外表面形成第三开口，第三开口作为注射液加液口，可以连接静脉输液管向第二管道313内注入注射液。请一并参见图6，集管器310还包括设置在第一开口位置处的旋转连接部314。

穿刺注射针320的针干尾端插接在集管器310的第二开口处，穿刺注射针320的针干内部腔体通过所述第二开口与第一管道311连通。在本申请的一个实施例中，穿刺注射针320是静脉穿刺注射针。在本申请的一个实施例中，穿刺注射针320为可更换设计，即可以从集管器310中拔出再插上新的穿刺注射针320，以重复使用集管器310。

在图3所示的实施例中，旋转套环330套设在旋转连接部314上。旋转套环330包括转子，转子的转轴平行于穿刺注射针320的针干主轴。侧向扫描OCT内窥探针340与转子固定连接，侧向扫描OCT内窥探针340的结构可以与图2所示的侧向扫描OCT内窥探针相同。参见图3，旋转套环330内部的转子在转动时仍然可以在横向上保持与集管器310的相对位置固定。而由于侧向扫描OCT内窥探针340与旋转套环330的转子固定连接，穿刺注射针320也固定在集管器310上，因此在转子带动侧向扫描OCT内窥探针340转动时，侧向扫描OCT内窥探针340与穿刺注射针320在轴向上的相对位置能够保持固定。

如图3所示，在进行组织穿刺时，侧向扫描OCT内窥探针340的探针尾端从旋转套环330背离集管器310的一端露出，侧向扫描OCT内窥探针340从第一管道311的内部伸入穿刺注射针320的针干内部腔体，且探针顶端的扫描窗口从穿刺注射针320的顶端探出。当进行临床静脉穿刺时，侧向扫描OCT内窥探针340保持上述被插入穿刺注射针320的针干中的状态，并由固定在侧向扫描OCT内窥探针340尾端的旋转套环330带动该探针进行旋转扫描。扫描结果由通过光纤与侧向扫描OCT内窥探针340相连接的OCT成像系统进行即时显示。当扫描OCT内窥探针340的扫描结果指示穿刺注射针320已经进入目标血管(即静脉穿刺已完成)时，操作者随即将侧向扫描OCT内窥探针340连同旋转套环330从穿刺注射针320的针干内腔和第一管道311中拔出。在完成穿刺后，可以通过第三开口向集管器310的内腔加注射液，使得注射液依次通过第二管道313-第一管道311-穿刺注射针320注入目标物体内，实现注射。

请一并参见图6，在该实施例中，基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统还包括旋盖350。旋盖350用于在旋转套环330和侧向扫描OCT内窥探针340与集管器310分离(例如从集管器310中拔出)时，盖合在旋转连接部314上，从而对所述第一开口进行密封。即在完成穿刺后，用旋盖350密封原先接合旋转套环330的集管器310的第一开口。在本申请的一个实施例中，集管器310的内腔在进行组织穿刺时已经充满药液(例如注射液)和/或生理盐水，以排除中空内腔中的空气。由于中空内腔中始终充满了药液和/或生理盐水，因此在拔除侧向扫描OCT内窥探针340及旋转套环330的过程中，不会导致空气进入集管器310的中空内腔或穿刺注射针320的针干中。此时即可通过连接在集管器310的第三开口处的静脉输液管开始向目标血管进行滴注。

在图3所示的实施例中，集管器310的第三开口形成于所述第一侧(即图3中集管器310的左侧)。

在图6所示的实施例中，集管器310包括具有所述中空内腔的主体部312，和圆柱形的旋转连接部314。旋转连接部314中空，以作为第一管道311的一端。而主体部312为长方体的外型。

在本申请的一个实施例中，旋转套环330在第一端(即连接集管器310的一端)开设有内径与旋转连接部314的外径相匹配的第一圆柱腔；旋转套环330还在第二端开设有连通至第一圆柱腔的第二圆柱腔，第二圆柱腔的内径与侧向扫描OCT内窥探针340的外径相匹配，从而使得侧向扫描OCT内窥探针340能够固定在第二圆柱腔中。

在本申请的一个实施例中，侧向扫描OCT内窥探针340包括：

内窥探针针干，基于加长的30G皮下注射针制成，在靠近针尖处侧面开设有扫描窗口。

光纤探头，伸入并固定于所述注射针针干内，包括依次连接的单模光纤、第一无芯光纤、GRIN(折射率梯度)光纤、第二无芯光纤，所述第二无芯光纤在顶端形成有45度倾角的抛光面，所述光纤探头还包括设于所述抛光面的金属镀层，所述金属镀层的位置与所述扫描窗口的位置相对应以使被所述金属镀层反射的光线从所述扫描窗口射出。

制备内窥探针针干所采用的加长的皮下注射针针干不能太粗也不能太细。针干太细会导致光纤探头无法插入内窥探针的针干腔中，太粗会导致内窥探针无法插入静脉穿刺注射针的针干腔中。在本申请的一个实施例中，光纤探头直径为0.125毫米，静脉穿刺注射针通常为22G注射针。由于加长的30G皮下注射针的外径0.3112毫米，内径0.159毫米(大于光纤直径0.125毫米)，因此可以被用于制备内窥探针针干。而由于加长的31G皮下注射针的外径0.2604毫米，内径0.133毫米(仍然大于光纤直径0.125毫米)，因此在另一个实施例中内窥探针针干也可以基于加长的31G皮下注射针制成。但如果用于制备内窥探针针干的皮下注射针针干的内径太接近光纤直径，则一旦皮下注射针针干的内径在实际尺寸上稍有偏小就会导致光纤探头无法插入针干腔中。即使皮下注射针针干内径的实际尺寸符合标准，即光纤探头能够插入皮下注射针针干腔中，插入的过程操作难度也会很大。这主要是因为光纤探头在插入针干腔的过程中一旦稍有歪斜就会造成光纤探头与针干内壁之间的碰撞，继而可能会导致光纤探头顶端损伤，从而使光纤探头的灵敏度受损，甚至直接报废。选用加长的30G皮下注射针制备内窥探针针干既可以最大限度地保证光纤探头能够较顺利地插入皮下注射针的针干腔，又能保证内窥探针自身足够小，以便将内窥探针的针干插入22G静脉穿刺注射针的针干腔中。

在本申请的一个实施例中，基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统是基于超微型侧向扫描OCT内窥探针的静脉穿刺指示系统，侧向扫描OCT内窥探针340是超微型侧向扫描OCT内窥探针，外径为0.31毫米(30G皮下注射针)；穿刺注射针320采用一种临床常用的静脉穿刺注射针，针干内部腔体的内径为0.41毫米，因此侧向扫描OCT内窥探针340能够较容易地插入穿刺注射针320的针干内腔中，并能够完成旋转扫描。为保证在完成穿刺指示、移除侧向扫描OCT内窥探针340的过程中不会使空气进入到穿刺注射针320中，本申请设计了拥有中空内腔和第一至第三开口，能够同时连接侧向扫描OCT内窥探针340、穿刺注射针320和静脉输液管的集管器310。在整个静脉穿刺和开始进行静脉注射的过程期间，集管器310的中空内腔中始终充满注射药液或生理盐水，从而杜绝了空气通过集管器310的中空内腔进入穿刺注射针320的可能性。同时，通过集管器310可以较为容易地实现将侧向扫描OCT内窥探针340插入、拔出穿刺注射针320的针干的操作，并且不会对侧向扫描OCT内窥探针340造成损伤，从而使得侧向扫描OCT内窥探针340能够被重复使用。

基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统中的OCT成像系统可以采用本领域技术人员习知的结构。图7是一实施例中OCT成像系统的结构示意图，OCT成像系统包括：

光源，用于提供宽带近红外入射光。在本申请的一个实施例中，采用超级发光二极管作为该系统的光源。

光纤耦合器，通过光纤与所述光源及参考臂、样品臂相连接。

样品臂，所述样品臂的光纤一端连接所述光纤耦合器，另一端连接所述探针尾端露出的光纤。

参考臂，所述参考臂的光纤一端连接所述光纤耦合器。

反射单元，设于所述参考臂的光纤的另一端，用于将从所述参考臂的光纤的另一端出射的光线反射回所述参考臂的光纤的另一端中。反射单元可以为反射镜。

光谱仪，通过光纤与所述光纤耦合器连接。

计算机，包含有频域信号分析软件，用于将频域干涉光信号还原为时域干涉光信号，继而生成OCT图像。

其中，所述光纤耦合器用于将所述光源提供的宽带近红外入射光平均分配给所述参考臂和样品臂，还用于使通过所述样品臂返回的反射光和通过所述参考臂返回的反射光在所述光纤耦合器中相遇并发生干涉，使干涉产生的干涉信号通过光纤进入所述光谱仪中，所述光谱仪用于根据所述干涉信号得到频域干涉信号并传输给所述计算机。

具体地，与超微型侧向扫描内窥探针相连接的OCT成像系统由光纤和光学元件组装而成。其中，超级发光二极管作为该系统的光源，为系统提供宽带近红外入射光(中心波长1310纳米，频带宽度75纳米)。该入射光由光源发出后，随光纤进入光纤耦合器，继而被平均分配至参考臂和样品臂的光纤中。进入参考臂的入射光经由反射镜反射，再次通过参考臂的光纤返回光纤耦合器中。进入样品臂的入射光则通过光纤进入内窥探针中，在被内窥探针内的45度倾斜端面反射后发生90度偏转，并聚焦于内窥探针外距离探针侧面表面300～400微米处。这束样品臂入射光在被样品(例如血液)反射后重新经由内窥探针和样品臂中的光纤返回光纤耦合器中。因此，参考臂的反射光和样品臂的反射光在光纤耦合器中相遇并发生干涉，从而产生包含有样品结构信息(来源于样品臂的反射光)的干涉信号。该干涉信号自光纤耦合器进入至光谱仪中，生成频域干涉信号。通过在计算机中对频域干涉信号进行快速傅里叶变换，将其还原为时域干涉信号，继而对被扫描的样品进行实时二维成像，从而实现了对内窥探针顶端和穿刺注射针顶端周围组织的识别，以及对穿刺注射针的定位。

上述基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统，应用侧向扫描OCT内窥探针对静脉穿刺注射针顶端周围的组织进行扫描，通过即时成像结果判断静脉穿刺注射针顶端周围组织的种类，可以实现穿刺指示。该穿刺指示较之基于静脉穿刺针顶端电阻抗值和机械阻力值的穿刺指示更加可靠，不易受到非穿刺位置因素干扰。同时，基于OCT内窥成像的穿刺指示可以与基于医学影像的静脉穿刺导航技术配合使用，从而弥补二维医学影像在垂直于成像平面方向上无法完成穿刺指示的缺陷。

本申请相应提供一种基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统的操作方法。图8是一实施例中基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统的操作方法的流程图，包括如下步骤：

S110，将带有旋转套环的OCT内窥探针插入集管器内腔及穿刺注射针针干中，OCT内窥探针与旋转套环的转子固定连接。

将与OCT成像系统连接的侧向扫描OCT内窥探针插入集管器的中空内腔及穿刺注射针的针干中，确保侧向扫描OCT内窥探针顶端的扫描窗口从穿刺注射针的顶端探出。在本申请的一个实施例中，本操作方法是对基于超微型侧向扫描OCT内窥探针的静脉穿刺指示系统进行操作，通过该系统对静脉穿刺进行指示。集管器的结构可以参考图3和图4。集管器的中空内腔包括从集管器的第一侧连通至第二侧的第一管道，第一管道在所述第一侧形成第一开口、在所述第二侧形成第二开口。第二开口连接穿刺注射针的针干尾端，穿刺注射针的针干内部腔体通过所述第二开口与所述第一管道连通。所述中空内腔还包括与所述第一管道连通的第二管道，第二管道在集管器的外表面形成第三开口，第三开口连接输液装置。集管器还包括设置在所述第一开口位置处的旋转连接部。参照图5，旋转套环包括转子，侧向扫描OCT内窥探针与转子固定连接。

S120，将旋转套环套设在集管器的旋转连接部上。

在步骤S110中调整侧向扫描OCT内窥探针位置的同时，将旋转套环套设在集管器的旋转连接部上，旋转套环的转子的转轴平行于穿刺注射针的针干主轴。

通过步骤S110和S120完成侧向扫描OCT内窥探针与集管器等部件的组装，然后将穿刺注射针及侧向扫描OCT内窥探针刺入目标组织中，具体可以是刺入人体组织中，开始进行静脉穿刺。

S130，通过旋转套环带动OCT内窥探针旋转并进行侧向扫描，通过OCT成像系统获得即时扫描结果。

开启OCT成像系统，并通过旋转套环带动侧向扫描OCT内窥探针旋转进行侧向扫描，通过OCT成像系统获得即时扫描结果。

S140，若穿刺注射针的针头到达目标位置，则从集管器中拔出OCT内窥探针和旋转套环。

根据OCT成像系统获得即时扫描结果判断穿刺注射针的针头是否到达目标位置，若是，则从集管器中拔出侧向扫描OCT内窥探针和旋转套环。

在本申请的一个实施例中，步骤S140包括调整穿刺注射针及侧向扫描OCT内窥探针在组织中的位置，并根据OCT成像系统获得即时扫描结果，判断穿刺注射针的针头顶端周围组织的种类，继而判断穿刺注射针的针头顶端所处的位置。若判断结果是穿刺注射针的针头已到达目标位置(例如已进入目标血管)，则进入下一步骤，否则继续调整穿刺注射针(和侧向扫描OCT内窥探针)在组织中的位置，直到其到达目标位置。在一个实施例中，判断穿刺注射针的针头顶端所处的位置可以采用图像识别或人工智能技术由机器自动判断；在其他实施例中，也可以由操作人员根据OCT成像系统显示的图像人工进行判断。

S150，将旋盖盖合在旋转连接部上，从而对集管器内腔的第一开口进行密封。

步骤S150的操作可以参照图6。在本申请的一个实施例中，集管器的内腔在进行组织穿刺时已经充满药液(例如注射液)和/或生理盐水，以排除中空内腔中的空气。由于中空内腔中始终充满了药液和/或生理盐水，因此在拔除侧向扫描OCT内窥探针及旋转套环的过程中，不会导致空气进入集管器的中空内腔或穿刺注射针的针干中。在本申请的一个实施例中，旋盖盖合后即可通过连接在集管器的第三开口处的静脉输液管开始向目标血管进行静脉滴注。

图9是一实施例中基于侧向扫描OCT内窥探针的组织穿刺指示系统用于临床静脉穿刺注射过程中的操作流程图。

应该理解的是，虽然图8和图9的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图8和图9中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。