一种内窥镜成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种内窥镜成像系统，包括：激光光源、多波长光源、合光器、内窥镜镜体、第一偏振控制元件、第二偏振控制元件、图像传感单元以及图像处理单元；激光光源和多波长光源经合光器后耦合进内窥镜镜体；第一偏振控制元件将内窥镜镜体的出射光转化为偏振方向可调节的线偏振光，照射待测组织，产生反射信号光；第二偏振控制元件调节反射信号光偏振方向；图像传感单元采集反射信号光，然后由图像处理单元生成组织形态结构图像、血流灌注图像和血氧图像。其中，第一偏振控制元件和第二偏振控制元件相互配合，将照射至待测组织上的光转换为线偏振光，经待测组织反射后再调节偏振方向从而消除生物组织表面的镜面反射，避免对成像造成干扰。成干扰。成干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种内窥镜成像系统


[0001]本专利技术属于内窥镜成像领域，更具体地，涉及一种内窥镜成像系统。

技术介绍

[0002]内窥镜通过提供组织的结构信息，辅助医疗发现人体内部的异常病变能观察和发现人体内部的异常病变，对检测人体腔道内病灶及实施微创手术必不可少，已广泛应用于临床诊疗。常规光学内窥镜主要包括白光光源、照明组件、成像组件和图像采集与显示单元，主要显示组织的形态结构信息。近年来为提高内窥成像的早期病变识别能力，内窥成像不再仅仅局限于单一模态的形态结构成像，OCT断层扫描成像、荧光成像、多光谱成像、激光散斑血流成像等功能成像技术逐渐应用于内窥成像中。例如，血流灌注量是生命机体的重要生理参数，属功能信号，病灶区域大都会伴随血流升高或血流降低的异常表征，可体现结构/形态信号无法表现的信息。通过内窥镜系统同时获得组织形态的结构信息和血流灌注量的功能信息对临床诊疗有重要价值。
[0003]激光散斑血流成像是近年来兴起的高分辨宽场血流成像技术，成像速度快，可通过内窥镜实现对腔道内组织血流的动态成像。
[0004]然而，在实际内窥镜应用中，往往需要改变成像的视野或放大倍数，对于定焦内窥镜成像系统，改变放大倍数需要改变内窥镜照明端与待测组织间的距离，并在改变工作距离后进行调焦对准成像平面。传统光学内窥镜主要通过机械装置改变像距，进行微调对焦，调节操作不便、对准速度慢、精度较低。特别是对于同时获取组织形态结构图像和血流灌注图像的内窥镜系统而言，由于组织形态结构图像与血流灌注图像往往需要使用不同波段的光源，二者的成像平面存在偏移，难以同时精准对焦，同时清晰成像。此外，在实际内窥镜成像时，由于工作距离短、照明光入射角较小，待测组织对照明光的直接镜面反射可能会进入成像物镜，往往导致组织形态结构图像出现局部过曝，从而干扰对组织结构的观察与对功能的解析。采用常规内窥镜系统，无论是可见光照明获得的组织形态结构图像，还是激光照明获得的血流图像中往往都会存在因镜面反射光进入内窥镜物镜而形成的干扰。因此，尽可能消除镜面反射的干扰对提高组织形态及血流成像的图像质量具有重要帮助。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种内窥镜成像系统，其目的在于解决现有技术中同时生成组织形态结构图像与血流灌注图像时难以同时精准对焦以及易产生镜面反射干扰的技术问题。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种内窥镜成像系统，包括：激光光源、多波长光源、合光器、内窥镜镜体、第一偏振控制元件、第二偏振控制元件、图像传感单元以及图像处理单元；
[0007]所述激光光源和所述多波长光源经所述合光器合束后耦合进所述内窥镜镜体；
[0008]所述第一偏振控制元件位于所述内窥镜镜体的出射路径上，用于将所述内窥镜镜
体的出射光转化为偏振方向可调节的线偏振光，以照射至待测组织上，产生反射信号光；
[0009]所述第二偏振控制元件位于所述图像传感单元的采集路径上，用于调节所述反射信号光的偏振方向；
[0010]所述图像传感单元用于采集所述反射信号光；
[0011]所述图像处理单元根据所述反射信号光分别生成组织形态结构图像、血流灌注图像和血氧图像。
[0012]通过上述技术方案，激光光源和多波长光源通过合光器进入到内窥镜镜体内，然后经过内窥镜镜体照射至待测组织上，此时，内窥镜镜体的出射光为非偏振光，因此通过第一偏振控制元件将该非偏振光转换为偏振方向可调节的线偏振光，线偏振光作为照明光照射至待测组织上，产生反射信号光。然后，反射信号光沿内窥镜镜体返回，经第二偏振控制元件调整偏振方向，再被图像传感单元采集，最终经过图像处理单元同时形成三种图像。其中，第一偏振控制元件和第二偏振控制元件相互配合，通过将照射至待测组织上的光转换为线偏振光，经待测组织反射后再调节偏振方向从而消除生物组织表面的镜面反射，避免对成像造成干扰。
[0013]优选地，所述图像处理单元包括组织形态结构图像生成模块、血流灌注图像生成模块和血氧图像生成模块；
[0014]所述反射信号光包括所述激光光源照射至待测组织上产生的散斑信号光、所述多波长光源照射至待测组织上产生的结构信号光，所述组织形态结构图像生成模块和所述血氧图像生成模块根据所述结构信号光分别生成所述组织形态结构图像与所述血氧图像，所述血流灌注图像生成模块根据所述散斑信号光生成所述血流灌注图像。
[0015]优选地，所述图像处理单元还包括散斑消除模块，用于消除所述散斑信号光在所述组织形态结构图像和所述血液图像内形成的噪声。
[0016]优选地，所述内窥镜镜体内包括有物镜透镜组和导光元件其特征在于，所述系统还包括液体透镜和消色差透镜组，所述液体透镜位于所述内窥镜镜体与所述第二偏振控制元件之间，所述消色差透镜组位于所述第二偏振控制元件与所述图像传感元件之间，所述消色差透镜组、所述液体透镜以及所述物镜透镜组形成变焦和对焦子系统。
[0017]优选地，所述图像处理单元还包括图像清晰度评价模块，用于计算所述组织形态结构图像、所述血流灌注图像和所述血氧图像的清晰度，并根据所述清晰度生成反馈信号。
[0018]优选地，所述系统还包括变焦/对焦控制单元，所述变焦/对焦控制单元用于接收所述反馈信号并根据所述反馈信号调节所述液体透镜的光焦度。
[0019]优选地，所述第一偏振控制元件为空心圆环状。
[0020]优选地，所述多波长光源为蓝色LED、绿色LED、红色LED中的至少一种；或者
[0021]所述多波长光源为蓝色激光、绿色激光、红色激光中的至少一种。
[0022]优选地，还包括光源控制器，用于对所述激光光源和所述多波长光源的照明时序进行控制。
[0023]优选地，所述散斑信号光为近红外波段的反射光，所述结构信号光为可见光波段的反射光，所述系统还包括位于所述消色差透镜组和所述图像传感单元之间的分光元件，用于分离所述近红外波段的反射光和所述可见光波段的反射光；
[0024]所述图像传感单元包括分别位于所述分光元件两条分光路径上的第一图像传感
元件和第二图像传感元件，所述第一图像传感元件用于探测所述近红外波段的反射光，所述第二图像传感元件用于探测所述可见光波段的反射光，所述分光元件和所述第二图像传感元件之间还设置有滤光元件。
[0025]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0026](1)通过第一偏振控制元件和第二偏振控制元件配合调整偏振方向，并利用第一偏振控制元件呈空心圆环状，达到消除镜面反射的效果；
[0027](2)通过液体透镜和消色差透镜组等组成变焦和对焦子系统，利用图像清晰度评价模块审查反馈信号对液体透镜进行调节，从而实现对内窥镜镜体的变焦或对焦，以更好地校正成像平面上的偏移。
附图说明
[0028]图1是本专利技术内窥镜成像系统的结构图一；
[0029]图2是第一偏振控制元件的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内窥镜成像系统，其特征在于，包括：激光光源、多波长光源、合光器、内窥镜镜体、第一偏振控制元件、第二偏振控制元件、图像传感单元以及图像处理单元；所述激光光源和所述多波长光源经所述合光器合束后耦合进所述内窥镜镜体；所述第一偏振控制元件位于所述内窥镜镜体的出射路径上，用于将所述内窥镜镜体的出射光转化为偏振方向可调节的线偏振光，以照射至待测组织上，产生反射信号光；所述第二偏振控制元件位于所述图像传感单元的采集路径上，用于调节所述反射信号光的偏振方向；所述图像传感单元用于采集所述反射信号光；所述图像处理单元根据所述反射信号光分别生成组织形态结构图像、血流灌注图像和血氧图像。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理单元包括组织形态结构图像生成模块、血流灌注图像生成模块和血氧图像生成模块；所述反射信号光包括所述激光光源照射至待测组织上产生的散斑信号光、所述多波长光源照射至待测组织上产生的结构信号光，所述组织形态结构图像生成模块和所述血氧图像生成模块根据所述结构信号光分别生成所述组织形态结构图像与所述血氧图像，所述血流灌注图像生成模块根据所述散斑信号光生成所述血流灌注图像。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述图像处理单元还包括散斑消除模块，用于消除所述散斑信号光在所述组织形态结构图像和所述血液图像内形成的噪声。4.根据权利要求1所述的系统，所述内窥镜镜体内包括有物镜透镜组和导光元件其特征在于，所述系统还包括液体透镜和消色差透镜组，所述液体透镜位于所述内窥镜镜体与所述第二偏振控制元件之间，所述消色差透镜组...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆锦玲，李鹏程，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：