[发明专利]自动调焦显微内窥荧光成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及成像技术，尤其涉及一种自动调焦显微内窥荧光成像系统。

背景技术

消化系统肿瘤是世界范围内最常见肿瘤之一。早发现、早治疗，提高早癌的诊断水平对于提高患者生存率、减轻社会经济负担有着深远的意义。目前国际研究表明，内镜检查时发现消化系统肿瘤的最有效途径。然而现有内镜技术存在检出率低，漏诊率高等诸多问题。为解决现有问题，分子影像学为我们提供了新的思路。分子影像学对活体内的生物过程在细胞和分子水平进行研究，同时利用靶向探针与特定分子结合可实现实时、定量成像。将分子影像学技术与消化内镜结合的消化内镜分子影像学，成为实现消化道肿瘤早期诊断的有效途径。目前的研究成果已经展现出这一领域良好的发展应用前景。

(1)探头式共聚焦显微成像

探头式共聚焦内镜(p-CLE)显微成像其原理类似于激光共聚焦显微镜，可以是内镜下的组织结构放大1000倍，从而使得临床医师在内镜观察的同时对患者实时进行组织病理学诊断成为可能。目前探头式共聚焦内镜采用特制光纤插口进行定焦。根据物镜光学参数，加工与之匹配的光纤插口，通过机械加工精度来保证光纤成像面处在物镜的焦平面上。这种方法成本高，加工精度要求高，稍有偏差即影响成像。

(2)高分辨率荧光成像

高分辨率荧光成像(HRME)，通过高分辨率光纤对激发喷洒在组织上的荧光造影剂而成像。该设备采用手动方式调焦，耗时费力。同时缺乏图像分析软件对图像进行定量及定性分析。

上述成像方式存在如下缺陷:

1)探头式共聚焦显微成像

目前探头式共聚焦内镜采用特制光纤插口进行定焦。根据物镜光学参数，加工与之匹配的光纤插口，通过机械加工精度来保证光纤成像面处在物镜的焦平面上。这种方法成本高，加工精度要求高，稍有偏差即影响成像。

(2)高分辨率荧光成像

高分辨率荧光成像(HRME)采用手动方式调焦，耗时费力。

因此，有必要提供一种自动调焦显微内窥荧光成像系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动调焦显微内窥荧光成像系统。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：

一种自动调焦显微内窥荧光成像系统,包括白光LED光源，科学级低温制冷CCD相机或工业级CCD相机，细径柔性传像光纤及光纤外套管，放大物镜及自动调焦装置，激发光滤光片，发射光滤光片，二向色镜滤光片，光纤准直耦合器，微动平移台和图像数据处理控制模块，以及设备外壳。

进一步的，所述白光LED光源的照明光线由聚焦透镜聚焦后导入，照明光线通过激发光滤光片，以便获取能充分激发荧光探针的窄谱段激发光，又不引入其他谱段光干扰的窄谱段出射光。窄谱段激发光被二向色镜滤光片进行90°反射，通过物镜耦合通过光纤准直耦合器进入所述细径柔性传像光纤。

进一步的，所述细径柔性传像光纤近端接受激发光，经过人体外开头伸入需检测的空心器官中，将此激发光传导入人体内部空腔组织中，并以圆形光光斑模式均匀照射在检测区域，此外，所述细径柔性传像光纤其还能收集人体内部空腔组织反射激发光和受激发射的荧光信号，并通过此光纤束将光学信号传导到体外；传像光纤束获得反射激发光及受激发射的荧光复合光线后，并通过二向色镜滤光片及发射光滤光片进行光谱过滤，产生与激发光同轴且方向相反的受激发射的荧光信号光线作为反方向出射光。

进一步的，所述细径柔性传像光纤为柔性探测器，能顺利伸入人体内部空腔组织内，光纤外套管采用医用级聚丙烯酰胺或聚四氟乙烯材料制作。

进一步的，放大物镜安装在微动平移台上，所述微动平移台在传像光纤束与二向色滤光片之间，由待测物体发出的反射激发光和受激发射的荧光信号被传像光纤束收集后，可通过放大物镜并形成放大的图像。

进一步的，所述自动调焦装置是基于图像质量评价的被动式自动对焦系统，通过使用自动对焦评价函数对所采集图像的质量评价来搜索焦点位置；采用电机驱动平台移动，并利用聚焦评价对运动进行反馈，使得物镜调至到物镜工作距处。

进一步的，所述CCD相机能采集反方向出射光，成像反方向出射光的光学信号，得到原始荧光图像。

进一步的，为了保证避光性，设置暗箱包裹，并通过暗箱侧孔固定成像光纤，通过另一侧孔将自动调焦电源线、控制数据传输线伸入暗箱；图像数据处理控制模块。设计控制软件，通过数据传输线将控制信息传达到自动调焦装置控制平台沿光轴前后移动；读取所述CCD相机获取的图像，并能将所得图像及相关数据进行分类存储。