基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统，以解决现有技术中的硬式内窥镜只能对特定的荧光探针进行激发成像的问题。使用本实用新型专利技术采集待检测组织图像时，将硬式内窥镜模块的端部伸入待检测组织中，通过光源控制模块向待检测组织入射激发光，待检测组织中的荧光探针被激发后会发出荧光信号的同时还会反射激发光，通过调节滤光片转轮使不同的滤光片进入通光位置以选择需要通过滤光片转轮进入图像采集模块和图像显示模块的光谱信号而实现对待检测组织图像的采集。针对不同的荧光探针只需要转动滤光片转轮使与之适合的滤光片进入通光位置即可，所以本实用新型专利技术能够方便地实现多种荧光探针的多光谱成像。

Multispectral fluorescence imaging system based on rigid endoscope

The utility model relates to a multi spectral fluorescence imaging system based on hard endoscope to solve the problem that the hard endoscope in the existing technology can only stimulate the specific fluorescent probe. When using the utility model to collect the tissue image to be detected, the end of the hard endoscope module is extended into the tissue to be detected, and the light source control module is transmitted to the tissue to be detected, and the fluorescence signal will be emitted while the fluorescence probe in the detection organization is excited, and the light is reflected and the filter is transferred by adjusting the filter. The wheel makes the different filters into the light position to choose the spectral signal of the image acquisition module and the image display module by the filter wheel. The different fluorescent probes only need to rotate the filter wheel to make the suitable filter into the light position, so the utility model can easily realize multi spectral imaging of a variety of fluorescent probes.

【技术实现步骤摘要】
基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统
本技术涉及一种基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统。
技术介绍
传统的内窥镜可以进入人体组织(动物组织)对体内进行可视检查，提高了对体内肿瘤组织的诊断水平，但由于分辨率等技术指标的限制，对于肉眼不能识别的微小病变组织还不能做到甄别。目前，国际上已经出现具有荧光诊断功能的内窥镜，激光荧光诊断是采用激光去激发肿瘤细胞中亲和的荧光剂，产生与周围正常组织不同的荧光效果，能够清楚地显示出肿瘤组织形状及位置，使医生易于区别和诊断肉眼看不到的微小肿瘤组织。然而，现有的医用窥镜检测系统大多依赖于传统白光反射内窥镜(如纤维内窥镜、电子内窥镜等)观察癌症的形态学病变，诊断时，单凭医生的肉眼观察，结合个人经验，对组织异常部位结构和形状进行判断和识别。微小的组织病变可能难以观察到，从而大大降低了诊出率，造成漏诊或误诊，在早期癌症的临床诊断上存在一定的困难。同时，目前成像质量较好的电子内窥镜价格相对昂贵，而纤维内窥镜存在网络图像分辨率较低、易出现盲点等缺陷。硬式内窥镜结构简单，利用透镜、棱镜、反光镜等光学元件构成，通过各透镜间实现共焦传输，图像质量高，可以直接观看，也可以经接口与CCD摄像器件相连，且价格较低，目前使用范围较为广泛，如鼻咽镜、膀胱镜、腹腔镜、关节镜等。单独采用荧光光谱(或荧光图像)进行组织病变的诊断具有了较高的灵敏度，但由于其特异性较差从而限制了其在临床上的应用。综上，现有技术中存在以下技术问题：(1)现有设备结构复杂，制造成本高。(2)目前的荧光腹腔镜大多为单色荧光产品，仅能对一种荧光进行成像。(3)自体荧光成像设备：理论上只要分子结构发生改变，自体荧光就会发生特征性改变，AFI图像的光学对比并不体现肿瘤特异性光学对比，是一个综合了多个分子改变的结果。由于AFI没有使用特异性靶向造影剂，因而假阳性率较高，特别对于炎症与肿瘤的区分有一定难度。同时由于自体荧光信号强度十分微弱，易受到激发光混叠的影响。(4)近红外荧光成像设备：这种成像设备组成复杂，采用近红外荧光染料吲哚菁绿，可进行白光与近红外光成像。但吲哚菁绿为非靶向性染料，在监测血管灌注方面有一定优势，对于肿瘤成像特异性低。(5)不能实现多光谱成像。现有荧光成像设备的滤光片已固化，不能方便拆换。不同的荧光探针需要不同谱段的激发光，其发射的荧光也分布在不同的谱段，所以针对某种荧光探针需要特定的激发光源和滤光装置，目前常用的荧光内窥镜仅能对特定一种荧光探针进行激发成像。(6)缺乏图像减影去噪处理软件。由于现有商用滤光片对通带外谱段光的衰减率大约为0.1％，而激发光的光强本身强于荧光约1000倍左右，所以荧光滤光片不能充分压制探测物表面散射的激发光，激发光信号仍占荧光图像的较大部分，降低荧光图像的信噪比，使病变组织和正常组织在荧光图像上对比度下降。三种现有荧光成像设备缺乏图像减影去噪处理，使荧光图像易受到激发光混叠干扰，不能准确反映荧光造影剂的分布情况。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统以解决现有技术中的硬式内窥镜只能对特定的荧光探针进行激发成像的问题。为解决上述问题，本技术的一种基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统采用以下技术方案：基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统，包括用于发射并传送光源的光源控制模块、端部可伸入待检测组织中以采集并输送待检测组织图像的硬式内窥镜模块、用于采集内窥镜模块输送图像的图像采集模块和用于显示图像采集模块所采集图像的图像显示模块，硬式内窥镜模块和图像采集模块之间设置有用于选择进入图像采集模块的光谱信号的多光谱切换模块；多光谱切换模块包括转动连接在所述硬式内窥镜模块上的滤光片转轮及用于驱动所述滤光片转轮沿其转动轴线转动的转轮驱动件，滤光片转轮的端面上沿其周向分布有多个供滤光片安装的滤光片安装孔，滤光片安装孔沿滤光片转轮的轴线方向延伸，且各滤光片安装孔距离滤光片转轮的转动轴线的距离相同，至少一个滤光片安装孔为未安装滤光片的空口。所述多光谱切换模块包括筒状的外壳，外壳的前端设置有用于连接硬式内窥镜模块的内窥镜连接端，所述滤光片转轮转动设置于外壳内部；所述驱动件包括转动套装于外壳外部的转环、固定在转环上的第一磁钢和固定在滤光片转轮上的第二磁钢，第一磁钢与第二磁钢的相对的两端面极性相反以使第二磁钢能在吸引力作用下随第一磁钢运动。所述第一磁钢嵌设在转环的内周壁上，所述第二磁钢嵌设在滤光片转轮的外周壁上，且第一磁钢与第二磁钢在滤光片转轮的轴线方向上的投影重叠或部分重叠。所述硬式内窥镜模块包括硬式内窥镜及可拆静连接在硬式内窥镜后端的光学卡口，所述内窥镜连接端包括用于与光学卡口的后端适配以实现两者螺纹连接的外螺纹段。所述图像采集模块包括用于放大内窥镜模块所输送图像的放大筒镜和用于采集放大后图像的相机。所述相机包括用于采集放大筒镜传送的模拟图像的采样元件和用于将模拟图像转化为数字图像的转换元件。所述图像显示模块包括去噪模块、内置有双波长减影算法以得到校正荧光图像的减影模块和用于显示校正荧光图像的显示器。本技术的有益效果如下：使用本技术采集待检测组织图像时，将硬式内窥镜模块的端部伸入待检测组织中，通过光源控制模块向待检测组织入射激发光，待检测组织中的荧光探针被激发后会发出荧光信号的同时还会反射激发光，通过调节滤光片转轮使不同的滤光片进入通光位置以选择需要通过滤光片转轮进入图像采集模块和图像显示模块的光谱信号而实现对待检测组织图像的采集。针对不同的荧光探针只需要转动滤光片转轮使与之适合的滤光片进入通光位置即可，所以本技术能够方便地实现多种荧光探针的多光谱成像。附图说明图1为本技术的一种基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统的一个实施例的结构示意图；图2为图1中多光谱切换装置的结构示意图；图3为图1的模型示意图。具体实施方式一种基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统的实施例：本技术的一种基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统的具体结构如图1～图3所示，包括光源控制模块，硬式内窥镜模块，多光谱切换模块，图像采集模块和图像显示模块。光源控制模块包括单色可调光源和导光光纤，单色可调光源可以产生从可见光到近红外波段任意波长的激发光谱，也可发出白光。单色可调光源的发光功率及光斑大小可调。为满足该要求，单色可调光源为氙灯光源、卤灯光源或汞灯光源。导光光纤为石英光纤，通过SMA905接口与单色可调光源连接，激发光谱由导光光纤导出。硬式内窥镜模块包括用于置于待检测组织内的硬式内窥镜1和用于将硬式内窥镜1连接在多光谱切换模块上的光学卡口2。硬式内窥镜1的视向角为0°、30°或70°。硬式内窥镜1为腹腔镜，关节镜，鼻咽镜、膀胱镜、子宫镜或输尿管-肾镜。多光谱切换模块3包括外壳31、转环32、滤光片转轮33、安装在滤光片转轮上的滤光片34、固定在转环32上的第一磁钢35及固定在滤光片转轮33上的第二磁钢36。外壳31为轴线沿前后方向延伸的筒状，外壳31的前端设置有用于连接光学卡口2的卡口接口，外壳31的后端设置有用于连接放大筒镜的筒镜接口。在本实施例中，卡口接口和筒镜接口均为采用C-Mount外螺纹设计的外螺纹接头。滤光片转轮33转动安装在外壳31内，且呈圆盘状。在滤光片转轮33上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统，其特征在于：包括用于发射并传送光源的光源控制模块、端部可伸入待检测组织中以采集并输送待检测组织图像的硬式内窥镜模块、用于采集内窥镜模块输送图像的图像采集模块和用于显示图像采集模块所采集图像的图像显示模块，硬式内窥镜模块和图像采集模块之间设置有用于选择进入图像采集模块的光谱信号的多光谱切换模块；多光谱切换模块包括转动连接在所述硬式内窥镜模块上的滤光片转轮及用于驱动所述滤光片转轮沿其转动轴线转动的转轮驱动件，滤光片转轮的端面上沿其周向分布有多个供滤光片安装的滤光片安装孔，滤光片安装孔沿滤光片转轮的轴线方向延伸，且各滤光片安装孔距离滤光片转轮的转动轴线的距离相同，至少一个滤光片安装孔为未安装滤光片的空口。

【技术特征摘要】
1.基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统，其特征在于：包括用于发射并传送光源的光源控制模块、端部可伸入待检测组织中以采集并输送待检测组织图像的硬式内窥镜模块、用于采集内窥镜模块输送图像的图像采集模块和用于显示图像采集模块所采集图像的图像显示模块，硬式内窥镜模块和图像采集模块之间设置有用于选择进入图像采集模块的光谱信号的多光谱切换模块；多光谱切换模块包括转动连接在所述硬式内窥镜模块上的滤光片转轮及用于驱动所述滤光片转轮沿其转动轴线转动的转轮驱动件，滤光片转轮的端面上沿其周向分布有多个供滤光片安装的滤光片安装孔，滤光片安装孔沿滤光片转轮的轴线方向延伸，且各滤光片安装孔距离滤光片转轮的转动轴线的距离相同，至少一个滤光片安装孔为未安装滤光片的空口。2.根据权利要求1所述的基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统，其特征在于：所述多光谱切换模块包括筒状的外壳，外壳的前端设置有用于连接硬式内窥镜模块的内窥镜连接端，所述滤光片转轮转动设置于外壳内部；所述驱动件包括转动套装于外壳外部的转环、固定在转环上的第一磁钢和固定在滤光片转轮上的第二磁钢，第一磁钢与第二磁钢的相对的两端面极性相反以使第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海峰，屈亚威，贾逸文，赵秀琴，杨士松，程文文，
申请(专利权)人：中国人民武装警察部队总医院，
类型：新型
国别省市：北京,11