荧光内窥成像系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种荧光内窥成像系统以解决现有技术中的内窥成像系统不能进行多光谱成像的问题。使用本实用新型专利技术的荧光内窥成像系统时，将传像光纤束置于空心组织的待检测区域，根据不同的荧光探针的激发光光波调整合适的激发光滤光片、二向色镜滤光片和发射光滤光片进入相应光路。即可使光源被激发光滤光片过滤成窄带激发光，之后再被二向色镜滤光片反射至第二光路并激发待检测区域的荧光探针。荧光探针被激发后发射的荧光信号经过二向色镜滤光片和发射光滤光片之后被图像采集处理模块所采集。所以本实用新型专利技术只需要调节多光谱分光采集装置即可方便地实现不同荧光探针的多光谱成像。

Fluorescence endoscope imaging system

The utility model relates to a fluorescence endoscope imaging system, which solves the problem that the endoscopic imaging system in the prior art can not carry out multispectral imaging. When using the fluorescent endoscopy system of the utility model, the image fiber beam is placed in the area to be detected in the hollow tissue, and the appropriate light filter, two color mirror filter and emitter filter are adjusted to the corresponding optical path according to the excitation light wave of different fluorescent probes. The light filter can be stimulated by the light filter to be filtered into a narrow band, and then the two color mirror filter is reflected to the second light path and the fluorescence probe in the area to be detected is excited. After the excitation of the fluorescence probe, the fluorescence signal emitted by the probe is collected by the image acquisition and processing module after passing through the two color filter and the transmitting light filter. Therefore, the utility model can realize multispectral imaging of different fluorescent probes only by adjusting the multispectral light collecting device.

【技术实现步骤摘要】
荧光内窥成像系统
本技术涉及一种荧光内窥成像系统。
技术介绍
消化系统肿瘤是世界范围内最常见肿瘤之一。早发现、早治疗，提高早癌的诊断水平对于提高患者生存率、减轻社会经济负担有着深远的意义。目前国际研究表明，内镜检查是发现消化系统肿瘤的最有效途径。然而现有内镜技术存在检出率低，漏诊率高等诸多问题。为解决现有问题，分子影像学为我们提供了新的思路。分子影像学对活体内的生物过程在细胞和分子水平进行研究，同时利用靶向探针与特定分子结合可实现实时、定量成像。将分子影像学技术与消化内镜结合的消化内镜分子影像学，成为实现消化道肿瘤早期诊断的有效途径。目前的研究成果已经展现出这一领域良好的发展应用前景。目前常用的分子影像学设备有以下几种：(1)自体荧光成像设备自发荧光成像(AFI)系统运用氙气光透过蓝绿色旋转滤光片后形成激发蓝光(波长390-470nm)和绿光(波长540-560nm)直接照射胃肠道黏膜，除反射的蓝光被吸收滤片(吸收波长在500-630nm)阻挡外，反射绿光和自发荧光透过吸收滤片被CCD捕捉，经光电转化及图像重建后在显示器上显示。但自体荧光成像设备具有以下缺点：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，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。(2)拉曼光谱成像拉曼光谱成像(RSI)是基于非弹性光散射现象，提供详细的化学信息。利用拉曼光谱，通过检测恶性和正常组织之间的化学差异而做出临床早期诊断。然而早期诊断的一个重要的限制是固有拉曼散射的低效性，因为它的信号较差、曝光时间长、灵敏度不足和穿透深度有限，已经严重限制该技术向临床转化。(3)共聚焦显微成像共聚焦显微成像(CLI)其原理类似于激光共聚焦显微镜，可以使内镜下的组织结构放大1000倍，从而使得临床医师在内镜观察的同时对患者实时进行组织病理学诊断成为可能。而目前共聚焦内镜仅能提供488nm的激发光，在多光谱荧光成像方面具有明显优势。荧光素钠作为共聚焦内镜的荧光对比剂，使用时需静脉注射，国内外虽有文献表明荧光素钠可以安全使用，但静脉注射的风险相较表面喷洒要高的多，安全性难以保证。(4)共聚焦内镜共聚焦内镜在原理上与共聚焦显微镜无异，均采用“点扫描”的成像方式，然而这种成像方式虽然可以提供高分辨率的清晰图像，但成像速度大打折扣，并且荧光由探测器检测，需在计算机系统中转换成电图像，后期人工图像选择耗时费力。(5)高分辨率荧光成像高分辨率荧光成像(HRME)，通过激发喷洒在组织上的荧光造影剂而成像。目前，常用的荧光造影剂盐酸吖啶黄可与细胞核和细胞质内的DNA、RNA结合而染色，受到波长445nm的激发光照射后，可以发射出波长515nm的荧光。然而目前HRME只能进行单光谱成像，还无法联合多种荧光探针进行多光谱成像，同时缺乏图像分析软件对图像进行定量及定性分析。
技术实现思路
本技术的目的在于提供荧光内窥成像系统以解决现有技术中的内窥成像系统不能进行多光谱成像的问题。为实现上述目的，本技术的荧光内窥成像系统采用以下技术方案：荧光内窥成像系统，包括照明光源模块、多光谱分光采集装置、图像采集处理模块、机械电子控制模块及用于置入待检测组织中以激发荧光探针并传导图像的传像光纤束，所述多光谱分光采集装置设置于暗箱中且具体包括激发滤光片切换器、二向色镜滤光切换器和发射光滤光片切换器，各切换器均包括可沿自身的转动轴线转动的转轮、转轮上沿其周向间隔设置有多个距其转动轴线距离相同以供相应滤光片安装的光口，转轮上还设置有用于驱动所述转轮沿自身的转动轴线转动的驱动件，所述驱动件由机械电子控制模块控制；照明光源模块、激发滤光片切换器与二向色镜滤光切换器之间的光路形成用于将照明光源过滤成窄带激发光的第一光路，二向色镜滤光切换器与传像光纤束之间的光路形成第二光路，二向色镜滤光切换器、发射光滤光片切换器及图像采集处理模块之间的光路形成了用于呈现待检测组织图像的第三光路；第二光路与第三光路的方向相反，第一光路与第二光路和第三光路均垂直。所述第二光路上于二向色镜滤光切换器与传像光纤束之间设置有放大物镜模块，所述放大物镜模块包括放大物镜转轮及用于驱动放大物镜转轮绕其自身转动轴线转动的放大物镜转轮驱动件，放大物镜转轮上沿其周向间隔设置有多个供放大物镜安装的光口，多个光口距其转动轴线的距离相同。所述第二光路上于放大物镜模块与传像光纤束之间设置有光学准直耦合器。所述第一光路上于照明光源模块与激发滤光片切换器之间设置有光斑调节器。所述传像光纤束包括多根传像光纤单丝及包裹在成束的传像光纤单丝外围的传像光纤外套管。所述图像采集处理模块包括用于接收传像光纤束所传送图像的相机及用于对相机所接收的图像进行处理的图像数据处理模块，所述图像数据处理模块包括用于对原始荧光图像进行去噪处理以去除原始荧光图像中传像光纤单丝间隔造成的网格图像的高斯滤波模块，图像数据处理模块还包括集成有直方图均衡化算法以提高荧光图像的对比度并生成校正荧光图像的校正模块。所述图像数据处理模块还包括用于显示所述校正荧光图像、计算校正荧光图像中的定量参数并将所得图像及相关数据进行分类存储的服务器。所述相机为具有图像信息转化单元的CCD相机，图像信息转化单元用于将图像信息转化为数据信息。本技术的有益效果如下：使用本技术的荧光内窥成像系统时，将传像光纤束置于空心组织的待检测区域，根据不同的荧光探针的激发光光波调整激发滤光片切换器使合适的激发光滤光片进入第一光路以将光源过滤成窄带激发光，窄带激发光被二向色镜滤光片切换器中的二向色镜滤光片反射而转至与第一光路垂直的第二光路中，并沿第二光路末端的传像光纤束激发待检测区域的荧光探针。荧光探针被激发后发射的荧光信号透过第二光路而进入与第二光路反向的第三光路，根据激发荧光调整发射光片切换器使合适的发射光滤光片进入第三回路，荧光信号经发射光滤光片再次过滤后被图像采集处理模块所采集而呈现待检测区域的荧光图像。被待检测区域所反射的激发光却会被二向色镜滤光片完全反射而不会进入第三光路，自然也不会影响最终采集到的荧光图像。所以本技术只需要调节多光谱分光采集装置使合适的滤光片进入相应的光路就可以激发不同的荧光探针并采集相应荧光探针被激发后的荧光图像，方便地实现了不同荧光探针的多光谱成像。而入射光需要经二向色镜滤光片反射后才能进入第二光路的形式更是避免了其他的干扰窄谱段光进入传像光纤束而对最终的根据荧光图像进行的诊断造成不利影响。附图说明图1为本技术的荧光内窥成像系统的一个实施例的结构示意图；图2为图1中传像光纤束的剖面结构示意图；图3为图1中传像光纤束的截面结构示意图；图4为使用图1中的荧光内窥成像系统进行图像采集处理存储的流程图。具体实施方式本技术的荧光内窥成像系统的结构如图1～3所示，包括照明光源模块、多光谱分光采集装置、物镜模块、图像采集处理模块及机械电子控制模块。多光谱分光采集装置包括激发滤光片切换器Ⅰ、二向色镜滤光片切换器Ⅱ和发射光滤光片切换器Ⅲ。上述三个切换器均由微型步进电机控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.荧光内窥成像系统，其特征在于：包括照明光源模块、多光谱分光采集装置、图像采集处理模块、机械电子控制模块及用于置入待检测组织中以激发荧光探针并传导图像的传像光纤束，所述多光谱分光采集装置设置于暗箱中且具体包括激发滤光片切换器、二向色镜滤光切换器和发射光滤光片切换器，各切换器均包括可沿自身的转动轴线转动的转轮、转轮上沿其周向间隔设置有多个距其转动轴线距离相同以供相应滤光片安装的光口，转轮上还设置有用于驱动所述转轮沿自身的转动轴线转动的驱动件，所述驱动件由机械电子控制模块控制；照明光源模块、激发滤光片切换器与二向色镜滤光切换器之间的光路形成用于将照明光源过滤成窄带激发光的第一光路，二向色镜滤光切换器与传像光纤束之间的光路形成第二光路，二向色镜滤光切换器、发射光滤光片切换器及图像采集处理模块之间的光路形成了用于呈现待检测组织图像的第三光路；第二光路与第三光路的方向相反，第一光路与第二光路和第三光路均垂直。

【技术特征摘要】
1.荧光内窥成像系统，其特征在于：包括照明光源模块、多光谱分光采集装置、图像采集处理模块、机械电子控制模块及用于置入待检测组织中以激发荧光探针并传导图像的传像光纤束，所述多光谱分光采集装置设置于暗箱中且具体包括激发滤光片切换器、二向色镜滤光切换器和发射光滤光片切换器，各切换器均包括可沿自身的转动轴线转动的转轮、转轮上沿其周向间隔设置有多个距其转动轴线距离相同以供相应滤光片安装的光口，转轮上还设置有用于驱动所述转轮沿自身的转动轴线转动的驱动件，所述驱动件由机械电子控制模块控制；照明光源模块、激发滤光片切换器与二向色镜滤光切换器之间的光路形成用于将照明光源过滤成窄带激发光的第一光路，二向色镜滤光切换器与传像光纤束之间的光路形成第二光路，二向色镜滤光切换器、发射光滤光片切换器及图像采集处理模块之间的光路形成了用于呈现待检测组织图像的第三光路；第二光路与第三光路的方向相反，第一光路与第二光路和第三光路均垂直。2.根据权利要求1所述的荧光内窥成像系统，其特征在于：所述第二光路上于二向色镜滤光切换器与传像光纤束之间设置有放大物镜模块，所述放大物镜模块包括放大物镜转轮及用于驱动放大物镜转轮绕其自身转动轴线转动的放大物镜转轮驱动件，放大物镜转轮上沿其周向间隔设置有多个供放大物镜安装的光口，多个光口距其转动...

【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