[发明专利]内窥镜照射光谱选择装置及超光谱内窥镜成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于内窥镜的光谱成像医疗设备，具体涉及一种内窥镜多谱段照射光谱的选择装置，另外，本发明还涉及使用上述选择装置的超光谱内窥镜成像系统。

背景技术

光谱成像技术是光谱分析和光学成像技术的结合，可以同时获得生物组织的形态信息和生物组织在某一波长范围内的完整光谱数据。由于生物组织在不同的病理状态下具有独特的反射光谱、自发荧光光谱和诱发荧光光谱，所以对生物组织进行光谱成像并进行一定的量化分析，可以实现某些病理变化的早期诊断。特别是对肿瘤和其他疾病的发病机理、临床诊断、病情检测和疗效评估的研究有重要意义。

目前在医疗领域中对组织进行光谱成像基本上都需要先进行样本的采集和制备，然后用成像光谱设备采集数据。这种方式不能对活体组织进行在体的光谱成像，极大的限制了光谱成像技术在疾病的早期诊断、治疗效果评价等领域的应用。

近年来有相关文献和专利提出了多光谱成像技术与内窥镜相结合的设备，在一定程度上实现了对活体组织的在体光谱成像。例如，奥林巴斯提出了一种窄带光谱成像(Narrow Band Imaging)内窥镜。该内窥镜利用易被血红蛋白吸收的两种波长的光(蓝色光：405nm～425nm/绿色光：540～560nm)来照射并进行成像，使粘膜表层的毛细血管和粘膜的细微结构得以强调表示。由于组织产生癌变时会导致病变处血管增多，毛细血管在粘膜表面形成的结构就会发生变化，利用这一点，窄带光谱成像内窥镜可以为癌症的早期发现提供有力的帮助。

又例如，奥林巴斯提出了一种自体荧光成像(Auto Fluorescence Imaging)内窥镜，该内窥镜利用组织的诱发荧光特性，使用蓝光(390nm～470nm)激发光照射到黏膜下层，使组织产生强荧光。荧光如果遇到发育异常的病灶(例如浅表血管的异常聚集或黏膜增厚)，光线减少，荧光变弱。该内窥镜系统会将这些细微变化转换成色彩信息，使正常黏膜和病灶之间的细微区别得到强调，为诊断组织的病理变化提供依据。

中国专利CN 103340601 A提出一种基于内窥镜的多光谱成像系统和方法，该专利提出的设备提供了近红外和可见光光源，并使用多组滤波片进行滤光，从而获得与滤光片相对应的多光谱图像。

上述奥林巴斯提出的窄带光谱成像内窥镜、自体荧光成像内窥镜、及专利CN 103340601 A提出“基于内窥镜的多光谱成像系统”通常都包括光源，用于提供近红外到可见光内全谱段的照明光；滤波片组合，用于在照明光中选择较窄谱段的光线耦合到内窥镜照射被检组织；内窥镜，拍摄被检组织在指定谱段照明光照射下的光谱图像；图像处理单元，将被检组织在各种谱段照明光的下的光谱图像进行图像融合和处理，获得组织的光谱图像；以及显示单元，对上述图像进行图像显示；这些设备可以在一定程度上实现对体内组织进行在体光谱成像。但是仍然存在其局限性。

上述几个方案的共同点是利用经过滤波片滤光后的光源对组织进行照明，以获得与滤波片对应的照射光谱图像。或者使用单色激光器作为光源，以获得激光器波长相对应的光谱图像。

这种光谱图像的方式具有较大的局限性。一套设备中滤波片的数量决定了能采集到的组织的多光谱图像的光谱组成。例如奥林巴斯的窄带光谱成像内窥镜设备。该设备共有两组共计五种滤波片：R(600nm～700nm)、G(500nm～600nm)、B(400nm～500nm)滤波片组和Ga(540nm～560nm)、Ba(405nm～415nm)滤波片组，该设备只能获得组织的两种光谱图像。

综上所述，目前的技术方案由于依赖滤波片或单色激光器，只能获得组织的极少几个特定的光谱图像。

发明内容

针对上述方案缺点，本发明的目的在于提供一种内窥镜照射光谱的选择装置，可以简单方便的获取近红外到可见光光谱范围内任意谱段，用于内窥镜光谱成像。

本发明的另一个目的在于提供使用上述选择装置的超光谱内窥镜成像系统，可以获得被测组织近红外到可见光光谱范围内任意谱段的光谱图像。

本发明的第一个目的通过以下的技术措施来实现：一种内窥镜照射光谱的选择装置，包括：

色散元件，用于将入射到色散元件上的可见光束按波长的不同进行色散，使出射光的角度或位置根据入射光波长分布；

会聚透镜，会聚透镜的焦点位于可见光束与色散元件的入射点；

可运动反射镜，由驱动电路控制下进行一维运动；

电子内窥镜的光导件，用于耦合输入不同波段的照射光谱；