双模式荧光成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双模式荧光成像系统，包括：能够同时产生两种激发光的光源，激发被成像区域产生上转换荧光和下转换荧光两种发射光；聚焦用镜头；分光片，将两种发射光分离；两个成像单元，利用两种发射光分别成像；以及图像融合单元。本发明专利技术双模式荧光成像系统通过光源激发被成像区域产生上转换荧光和下转换荧光两种发射光，然后将两种不同波长的发射光分别进行成像，两种发射光分别对应的是待成像样本中的不同细胞或组织，最终通过图像融合单元将两个成像单元的图像进行融合，从而不仅能够在同一时间获得待成像样本中两种细胞或组织的定位信息，还能够获得两者之间的相对位置信息。

【技术实现步骤摘要】
双模式荧光成像系统
本专利技术涉及荧光成像
，特别是涉及一种双模式荧光成像系统。
技术介绍
肿瘤手术中肿瘤组织的识别通常通过将所切除的组织通过病理切片等手段确认，以判断肿瘤手术是否已实现完全切除，但这种手段通常每次要等待数小时确定，才能进行下一步手术操作，给医生和病人带来很大的工作和身体负担。荧光分子成像技术是近年来发展起来的一种重要的医学成像手段，由于荧光分子具有高灵敏度、高特异性的特点，因此未来应用于术中实时成像具有十分巨大的潜力。荧光分子成像技术，即使用荧光试剂标记肿瘤细胞在术中成像，以此期望可以提高患者的预后，这将是未来肿瘤外科的发展方向。如果肿瘤细胞能够自带荧光，或者能够发光，术者就可以更加准确的定位残留病灶、阳性淋巴结以及卫星转移灶。采用荧光成像系统，不会产生电离辐射，且激发荧光所需要的能量也是非常低，术者不需额外的训练就可以读懂系统所提供的影像信息(例如原发结节或者转移结节)。最重要的是，成像是实时的，手术过程不需要中止。目前VisionSense、Quest、Olympus、Novadaq、KarlStorz以及Perkin-Elmer等公司，均有可用于成像的设备。术中荧光分子成像，可以为术者提供除了视觉和触觉之外的信息，但是它仅仅提供单一的组织定位或者靶向定位的数据信息，比如Novadaq的术中荧光成像系统基于吲哚菁绿能够提供前哨淋巴结(SLN)的位置信息，但对于所检出淋巴结内肿瘤细胞的情况无法给出信息。另外一些技术通过光谱分离的手段尝试解决此类问题，但由于荧光分子均是下转换荧光的发射方式，有很强的背景荧光发射，因此无法实现高灵敏探测。目前所知，荧光包括下转换荧光和上转换荧光两种形式。自然界中绝大多数荧光物质所发射的荧光均是下转换方式，也就是符合斯托克斯定律(Stokes′law)，即发光材料的发射波长一般总是大于激发光的波长，或者说发光的光子能量通常要小于激发光子的能量。近来，上转换发光材料(Up-convertingPhosphor，UCP)在生物成像中的应用引起了越来越多研究者的关注。而上转换发光是一种在红外光激发下发出可见光的发光现象，其特点是所吸收的光子能量低于所发射的光子能量，即通过多光子机制把长波辐射转换成短波辐射，这种现象称为反斯托克斯效应。采用近红外作为激发光，组织对光吸收较少，不会发生光反射或散射，也不会被激发产生背景荧光，从而极大地提高成像灵敏度。UCP的发光现象是产生于结构内部的纯粹物理过程，荧光具有高度稳定性，不易淬灭。同时，与量子点比较，UCP纳米粒子生物相容性好，无细胞毒性。因此，如果将上转换发光材料应用到淋巴结内肿瘤细胞成像，发展出一种新型淋巴结肿瘤成像方法和系统，有望解决现有方法存在的一些问题，为肿瘤外科手术治疗提供更有效、更准确、更安全的淋巴结检测及肿瘤细胞检出手段。
技术实现思路
本专利技术提供了一种双模式荧光成像系统，以解决传统系统通过单一荧光进行成像，图像信息不够全面的问题。双模式荧光成像系统，包括：能够同时产生两种激发光的光源，激发被成像区域产生上转换荧光和下转换荧光两种发射光；聚焦用镜头；分光片，将两种发射光分离；两个成像单元，利用两种发射光分别成像；以及图像融合单元。优选的，所述成像单元的入射光路上设有滤光片。所述上转换荧光的波长为200nm-900nm，所述下转换荧光的波长为800nm-1000nm。进一步优选的，所述上转换荧光的波长可以为450nm、550nm、650nm、800nm，所述下转换荧光的波长可选为825nm。上转换时，使用波长为980nm的激发光激发，产生的上转换荧光的波长可以是200nm-900nm，不同元素掺杂显示不同发射光谱，具体可以在不同元素掺杂下有450nm、550nm、650nm、800nm几个典型发射峰(上转换荧光)。下转换采用近红外激发光，激发光波长范围600nm-800nm，产生的发射光谱(下转换荧光)800nm-1000nm，如果检测分子特定是ICG，即吲哚菁绿探针的话，激发光峰值在760nm，发射光(下转换荧光)峰值在825nm。优选的，所述光源为LED光源。进一步优选的，所述光源上具有两种LED灯珠，两种LED灯珠分别产生两种激发光。优选的，所述光源包括圆形的灯具支架，所述灯具支架的发光侧安装LED灯珠，中心具有供光通过的通孔，所述通孔对准所述镜头。本专利技术双模式荧光成像系统通过设置能够产生两种不同波长的激发光的光源来激发被成像区域产生上转换荧光和下转换荧光两种发射光，然后将两种不同波长的发射光分别进行成像，两种发射光分别对应的是待成像样本中的不同细胞或组织(一般为一种发射光用于识别某种特定组织，另一种发射光用于识别该特定组织中的特定细胞，该特定细胞一般为肿瘤细胞)，最终通过图像融合单元将两个成像单元的图像进行融合，从而不仅能够在同一时间获得待成像样本中两种细胞或组织的定位信息，还能够获得两者之间的相对位置信息。附图说明图1为本专利技术双模式荧光成像系统的结构示意图。图2为图1所示成像系统光源部分的结构示意图。具体实施方式如图1和2所示，一种双模式荧光成像系统，包括光源1，光源1包括圆形的灯具支架11，灯具支架11边沿设有用于固定的固定孔12，灯具支架11的发光侧安装LED灯珠，灯具支架11的中心具有供光通过的通孔15。光源1上具有两种LED灯珠，分别为LED灯珠13和LED灯珠14，两种LED灯珠分别产生两种激发光。两种激发光分别能够激发被成像区域产生上转换荧光和下转换荧光两种发射光。上转换荧光的波长为200nm-900nm，下转换荧光的波长为800nm-1000nm，在优选的实施例中，上转换荧光的波长可以为450nm、550nm、650nm、800nm，下转换荧光的波长可选为825nm。上转换时，使用波长为980nm的激发光激发，产生的上转换荧光的波长可以是200nm-900nm，不同元素掺杂显示不同发射光谱，具体可以在不同元素掺杂下有450nm、550nm、650nm、800nm几个典型发射峰(上转换荧光)。下转换采用近红外激发光，激发光波长范围600nm-800nm，产生的发射光谱(下转换荧光)800nm-1000nm，如果检测分子特定是ICG，即吲哚菁绿探针的话，激发光峰值在760nm，发射光(下转换荧光)峰值在825nm。本专利技术双模式荧光成像系统还包括镜头2、分光片3、成像单元6、成像单元7以及图像融合单元(图中未画出)。光源1上的通孔15对准镜头2，镜头2用于将光源1发出的光进行聚焦。分光片3用于将两种LED灯珠(LED灯珠13和LED灯珠14)发出的不同波长的激发光透射后打到成像区域，待两种激发光分别激发被成像区域产生上转换荧光和下转换荧光两种发射光后，两种发射光再打到分光片3，分光片3将发射光一部分反射、一部分透射，分别到达成像单元6和成像单元7。成像单元6的入射光路上设有滤光片4，成像单元7的入射光路上设有滤光片5，滤光片4和滤光片5根据需要选择不同过滤波长，使得成像单元6和成像单元7分别用于对上转换荧光和下转换荧光进行成像，然后由图像融合单元对成像单元6和成像单元7获得的图像进行重叠融合，从而不仅能够在同一时间获得待成像样本中两种细胞或组织的定位信息，还能够获得两者之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双模式荧光成像系统，其特征在于，包括：能够同时产生两种激发光的光源，激发被成像区域产生上转换荧光和下转换荧光两种发射光；聚焦用镜头；分光片，将两种发射光分离；两个成像单元，利用两种发射光分别成像；以及图像融合单元。

【技术特征摘要】
1.双模式荧光成像系统，其特征在于，包括：能够同时产生两种激发光的光源，激发被成像区域产生上转换荧光和下转换荧光两种发射光；聚焦用镜头；分光片，将两种发射光分离；两个成像单元，利用两种发射光分别成像；以及图像融合单元。2.如权利要求1所述的双模式荧光成像系统，其特征在于，所述成像单元的入射光路上设有滤光片。3.如权利要求1所述的双模式荧光成像系统，其特征在于，所述上转换荧光的波长为200nm-900nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽江，王炜，华绍炳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33