[发明专利]3D光学分子影像腹腔镜成像系统

说明书

技术领域

本发明属于生物医学腹腔镜的技术领域，具体涉及一种3D光学分子影像腹腔镜成像系统。

背景技术

随着现代科学技术和医疗设备的发展，医学外科手术将由微创外科，发展为精准外科和分子靶向外科，手术的精准度也将由器官、组织、细胞发展到分子水平，分子水平的影像学诊断和治疗将成为未来医学发展的重要方向。

分子影像学是运用影像学技术，通过显示组织、细胞和亚细胞水平特定分子的分子动力学特征，定性和定量研究活体状态下分子变化及其生物学行为的科学。目前医学影像包括：显示人体解剖结构和生理功能的X线、CT、MR、超声成像；分子影像学是以MR、PET、光学成像等为主。

光学成像在医学的应用主要是以医学腹腔镜为代表，在医学多种疾病的诊断和治疗过程中发挥着非常重要的作用，如：胃镜、膀胱镜、腹腔镜等，这些腹腔镜不仅能够诊断识别微小肿瘤，还能进行微创治疗。腹腔镜技术能完成例如阑尾切除术，胃、十二指肠溃疡穿孔修补术、疝气修补术、结肠切除术、脾切除术、肾上腺切除术，还有卵巢囊肿摘除、宫外孕、子宫切除等，随着腹腔镜技术的日益完善和腹腔镜医生操作水平的提高，几乎所有的外科手术都能采用这种手术。腹腔镜手术时，医师利用腹腔镜及其相关器械进行手术。主要步骤包括使用冷光源提供照明，将腹腔镜镜头（直径为3-10mm）插入腹腔内，运用数字摄像技术对腹腔镜镜头拍摄到的图像信号进行处理，并通过专用监视器实时显示。医生通过监视器屏幕显示的病变图像，进行病情诊疗和治疗。传统腹腔镜是二维图像，医生眼睛所看到的二维图像和实际的三维关系存在误差，手术中难免产生手眼不协调的失误。

目前传统腹腔镜正在逐步被3D腹腔镜替代。3D高清腹腔镜的基本原理包括，插入患者体内的两个腹腔镜镜头，两个镜头各自拍下腹腔内解剖学图像，通过高性能的摄像主机进行处理后，在专用3D监视器上能够呈现逼真的立体图像，完全再现人体内的真实解剖学特征。此时，如果用眼睛直接观看，看到的画面是重叠、模糊不清的图像；佩戴偏振眼镜后使左眼只能看到左摄像头拍摄的画面，右眼只能看到右摄像头拍摄的画面，组合起来就会看到立体影像，而且层次分明。

3D腹腔镜将会替代传统腹腔镜，现代3D腹腔镜优质的立体光学图像将使外科手术的精准度进一步提高。但不论是传统腹腔镜的2D图像、还是3D腹腔镜的3D图像都是解剖学结构图像，都未实现分子水平精准的功能图像。

2003年美国哈佛大学医学院John V.Frangioni教授提出了光学分子影像导航的外科手术，但多年来该手术技术并没有大力推广，主要原因是没有可以供外科医生使用的术中成像设备。2009年世界分子影像大会上，2008年度诺贝尔化学奖获得者钱永健先生报告了使用荧光显微镜成像引导切除荧光标记小鼠肿瘤组织的研究结果，开启了光学分子影像技术在手术领域应用的先河。2011年欧洲科学家研发了腹腔镜光学分子影像手术导航的原型系统，并首次应用到人体卵巢癌的临床手术中，相比传统腹腔镜方法，提高了手术治疗效果。2013年欧洲分子影像学会成立的“近红外荧光术中导航研究小组”，目前德国（Technical University Munich）研制了近红外荧光腹腔镜、荷兰（Leiden University Medical Center）研制了荧光成像系统（Artemis NIR imaging system）、加拿大（NOVADAQ Technologies Inc.）研制了腹腔镜荧光成像系统（Endoscopic Fluorescence Imaging System）。但这些荧光腹腔镜的缺点在于没有3D成像的技术和功能，与现代外科3D腹腔镜技术有明显的脱节。

本发明将3D腹腔镜技术和荧光腹腔镜相结合，发明了新一代3D光学分子影像腹腔镜。

发明内容

本发明为了解决现有腹腔镜技术和荧光腹腔镜存在的上述问题，提供了一种3D光学分子影像腹腔镜成像系统

本发明采用如下的技术方案实现：

3D光学分子影像腹腔镜成像系统，包括3D腹腔镜， 3D腹腔镜的两个输出光通道平行，3D腹腔镜外对应3D腹腔镜的两个目镜的位置处分别设置双通道CCD，每个双通道CCD内有分光棱镜，分光棱镜后的近红外光通道处设置截止滤光片，截止滤光片后设置黑白近红外CCD，分光棱镜后的可见光通道处设置彩色CCD。

所述的截止滤光片为845±10nm的截止滤光片。

3D光学分子影像腹腔镜成像系统，还包括冷光源、导光束、冷光源能够输出白光和780±10nm的激发光，并通过导光束与3D腹腔镜的光源接头连接。