一种手持式荧光影像导航定位装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种手持式荧光影像导航定位装置，包括手持式外壳(1)、电源模块(2)、微型投影模块(3)、图像采集模块(4)、图像处理模块(5)、激发光源模块(6)和测距模块(7)，装置采用近红外荧光成像技术对病变组织进行显影，使用ICG(吲哚箐绿)作为造影剂，以实时投影的方式将采集到的荧光图像直接投射到相应病变部位，并加入测距模块实时校准投影位置和大小。相比于现有的显影方式，可以更加直观地观测到组织的荧光影像，而且具有更高的荧光效率和更好的动态性能。装置整体高度集成为手持式，操作方便，可用于临床手术中，具有良好的实用前景。

A handheld fluorescent image navigation and positioning device

The invention discloses a hand-held fluorescent image navigation and positioning device, which comprises a hand-held shell (1), a power supply module (2), a micro projection module (3), an image acquisition module (4), an image processing module (5), an excitation light source module (6) and a ranging module (7). The device uses near-infrared fluorescence imaging technology to develop the pathological tissues, thereby enabling the device to display the pathological changes. ICG (indocyanine green) was used as contrast agent to project the fluorescence image directly to the corresponding lesion by real-time projection. Ranging module was added to calibrate the projection position and size in real-time. Compared with the existing development methods, tissue fluorescence images can be observed more intuitively, and have higher fluorescence efficiency and better dynamic performance. The device is highly integrated into a hand-held device, easy to operate, and can be used in clinical surgery, with good practical prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种手持式荧光影像导航定位装置
本专利技术涉及医疗影像，医疗器械的
，具体涉及一种手持式荧光影像导航定位装置。
技术介绍
目前由于手术设备、器械与技术的限制，传统医学外科手术很大程度上依赖于医生的临床经验，不仅加重医生的工作强度，也会造成手术精准度和成功率有比较大的随机性。随着医学影像技术、图像处理技术等技术的发展与革新，近年来，外科手术正在向着精细、准确、快速的方向发展。手术导航系统正是在此过程中发展出来的新型手术辅助设备，这类设备的基本原理是将PET、CT、MRI、荧光等医学影像进行相应处理(如图像融合、坐标变换等)，从而实现有效地术前观察或者手术过程中的实时引导，这类设备首先应用于神经外科手术，随后逐渐推广用于其他手术领域，包括骨科、耳鼻喉科和整形外科等。其中，肿瘤切除手术是手术导航系统应用的一个新兴领域。目前，肿瘤切除是治疗癌症的首选方法，也是最有效的治疗方法，该方法通过将癌症原发病灶(癌症最初发生的部位)及转移病灶(由原发性转移的病灶)一并切除，从而使病人获得治愈机会。在肿瘤切除手术中，医生可采用手术导航装置作为手术辅助装置精确地分辨肿瘤病变部位和良性细胞部位，以实现对肿瘤病变部位的精准切除。手术导航系统在肿瘤切除手术中，对手术定位的精度提高、手术医源性损伤的减少、手术路径的优化及成功率的提高等具有十分重要的意义。近红外荧光成像NIR近年来在医学影像领域得到了快速的推广与应用。近红外荧光有一定的组织穿透性，而且可以很容易的与人体自发荧光进行区别，具有较高的信噪比。另外，因为人眼对近红外波长(700-900nm)的不敏感性，近红外荧光可以被相机采集却不会给外科手术区域添加不必要的裸眼视觉干扰信号。现有的医用近红外荧光影像导航装置一般是使用荧光造影剂与特定部位相结合，并通过摄像头拍摄所需的医学影像，经处理后显示在相应屏幕上，提供给医生相应部位的信息。这种方法虽然能够将手术所需的信息呈现在医生面前，但是医生看到的影像与病人实际身体组织分开显示，需要医生在手术过程中不断切换视野，导致医生在切除病灶的过程中，无法精准地操作，给医生手术过程带来极大的不便。还有一些投影导航装置可以采集荧光图像，并将其配准后投射到病人身体相应部位，实时显示目标组织的位置和大小。其中共光轴式显像投影导航装置采用图像采集与投影的共光轴设计，这样的设计无法实现成像光路和投影光路的同时对焦，或仅能通过分别对焦来实现采集和投影图像的清晰对焦，靠肉眼的识别相应带来了投影误差，耗费大量的手术时间。并且为保证同轴这些共轴式系统的光路复杂，多为体积较大的台式产品，使用操作不方便。为解决上述临床中出现的问题，一些采用平行光轴设计的手术投影导航装置被开发出来，如中国专利“一种乳腺癌显像投射导航系统”(专利申请号：201420339875.X)和“一种病变部位显像投影导航装置”(专利申请号：201510068823.2)，这类平行光轴的投影导航装置，光路简单，装置体积小，荧光效率高，但是当设备工作距离发生变化时，投影图案无法与真实的生物组织实时精确配准，底座式设计也对医生的操作有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种手持式荧光影像导航定位装置。装置采用近红外荧光成像技术，使用ICG(吲哚箐绿)作为造影剂，图像采集与投影光路平行放置，配合距离传感器，微处理器根据工作距离对采集到的荧光图像实时校准并准确投射到相应部位，使得医生在手术过程中可以实时观测到荧光影像，并根据影像导航寻找目标位置最终准确定位病变组织。整个装置内部高度集成化设计，整体为手持便携形式，占用空间小，操作简单，在使用过程中可以自由调节高度和角度，不受医疗环境限制，大大提升了应用范围和灵活性。本专利技术采用的技术方案为：一种手持式荧光影像导航定位装置，包括手持式外壳、电源模块、微型投影模块、图像采集模块、图像处理模块、激发光源模块和测距模块，所述电源模块可向微型投影模块、图像采集模块、图像处理模块、激发光源模块和测距模块供电，图像处理模块分别与测距模块、图像采集模块和微型投影模块连接，图像采集模块采集病变部位荧光图像，并将拍摄的图像数据传输给数字图像处理模块，测距模块实时测量投影仪与病人身体组织的距离，并传输至图像处理模块，图像处理模块根据当前距离实时调整传输至投影仪的荧光图像的大小和位置，使投出的荧光影像和目标位置实时重合；图像采集模块的光轴和微型投影模块的光轴平行，激发光源模块靠近图像采集模块平行放置，测距模块置于图像处理模块底部，其中图像采集模块、测距模块和激发光源模块的底面与手持式外壳的底面共平面。其中，激发光源模块为近红外激发光源模块，所述的近红外激发光源模块由多颗近红外LD组成，安置在摄像头的旁边，用于照射摄像头下方的病变部位，激发其产生近红外荧光。其中，所述的图像处理模块中内置linux系统，并且可以与图像采集模块和微型投影模块连接，可捕获图像并进行处理后投影；所述的图像处理模块为CCD或者CMOS摄像头，安装在外壳的底端，配合安装在镜头前的高通滤光片，高通滤光片可以滤除背景杂光，从而确保获得清晰地病变部位图像。其中，微型投影模块内置于外壳中，其投影窗口置于外壳的底端，为保证投影的效果，其投影的方向应固定且和摄像头的光轴平行。其中，测距模块置于外壳底部投影模块的窗口旁边，用于测量病人身体与投影模块的距离；摄像头拍摄到荧光图像后，结合测距模块测得的距离数据进行图像处理，投影模块投出影像能和实际的身体组织很好地配准。本专利技术的优点和积极效果为：1.投影的显像方式使医生可凭肉眼直接在病变部位进行手术，且病变部位显示更直观，解决了现有技术中医生需反复在显示器与病变部位间频繁切换视角的问题，延伸了外科医生有限的视觉范围，突破了传统外科手术的界限，更新了外科手术和外科手术器械的概念，对于提高手术定位精度、减少手术损伤、优化手术路径及提高手术成功率等具有十分重要的意义；2.本装置除可应用于肿瘤切除手术，也适用于神经外科手术、血管手术、整形外科、骨科和耳鼻喉科等其他多种手术环境。相较于现有技术的其他设备，简单的平行光路设计使装置制造简单、成本相对较低，更易于推广使用。3.采用LD阵列作为光源，其覆盖面更广，更均匀，使得光源能够覆盖全部癌症组织，从而得到更加清晰和准确的癌症组织轮廓，避免了因光源不均且照射范围小导致的肿瘤组织边界不清晰，无法获得肿瘤组织外形全貌的问题。4.测距模块实时返回当前工作距离，处理器根据当前工作距离处理相机获取的图像，对投影进行实时校准，提高了投影与实际位置的重合度。5.本专利技术将装置的各个模块进行微型化设计，并集合成可手持的便携形式，使用过程中可以自由调节投影的高度和角度。该装置不受患者身体部位的限制，占用空间小，大大提升了应用范围和灵活性。6.本装置可以通过网络远程访问，可以远程实时监控装置采集到的荧光图像和处理后的图像，必要时可以实施远程手术指导。附图说明图1是本专利技术一种手持式荧光影像导航定位装置的结构示意图。图1中，1是手持式壳体，2是电源模块，3是微型投影模块，4是图像采集模块，5是图像处理模块，6是激发光源模块，7是测距模块。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本专利技术。参阅图1所示，本专利技术所提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种手持式荧光影像导航定位装置，其特征在于：包括手持式外壳(1)、电源模块(2)、微型投影模块(3)、图像采集模块(4)、图像处理模块(5)、激发光源模块(6)和测距模块(7)，所述电源模块(2)可向微型投影模块(3)、图像采集模块(4)、图像处理模块(5)、激发光源模块(6)和测距模块(7)供电，图像处理模块(5)分别与测距模块(7)、图像采集模块(4)和微型投影模块(3)连接，图像采集模块(4)采集病变部位荧光图像，并将拍摄的图像数据传输给数字图像处理模块(5)，测距模块(7)实时测量投影仪与病人身体组织的距离，并传输至图像处理模块(5)，图像处理模块(5)根据当前距离实时调整传输至投影仪的荧光图像的大小和位置，使投出的荧光影像和目标位置实时重合；图像采集模块(4)的光轴和微型投影模块(3)的光轴平行，激发光源模块(6)靠近图像采集模块(4)平行放置，测距模块(7)置于图像处理模块(5)底部，其中图像采集模块(4)、测距模块(7)和激发光源模块(6)的底面与手持式外壳(1)的底面共平面。

【技术特征摘要】
1.一种手持式荧光影像导航定位装置，其特征在于：包括手持式外壳(1)、电源模块(2)、微型投影模块(3)、图像采集模块(4)、图像处理模块(5)、激发光源模块(6)和测距模块(7)，所述电源模块(2)可向微型投影模块(3)、图像采集模块(4)、图像处理模块(5)、激发光源模块(6)和测距模块(7)供电，图像处理模块(5)分别与测距模块(7)、图像采集模块(4)和微型投影模块(3)连接，图像采集模块(4)采集病变部位荧光图像，并将拍摄的图像数据传输给数字图像处理模块(5)，测距模块(7)实时测量投影仪与病人身体组织的距离，并传输至图像处理模块(5)，图像处理模块(5)根据当前距离实时调整传输至投影仪的荧光图像的大小和位置，使投出的荧光影像和目标位置实时重合；图像采集模块(4)的光轴和微型投影模块(3)的光轴平行，激发光源模块(6)靠近图像采集模块(4)平行放置，测距模块(7)置于图像处理模块(5)底部，其中图像采集模块(4)、测距模块(7)和激发光源模块(6)的底面与手持式外壳(1)的底面共平面。2.根据权利要求1所述的一种手持式荧光影...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵鹏飞，李晨梦，李英锐，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34