[发明专利]基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统及成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统及成像方法。

背景技术

传统的内窥镜可以进入人体组织(动物组织)对体内进行可视检查，提高了对体内肿瘤组织的诊断水平，但由于分辨率等技术指标的限制，对于肉眼不能识别的微小病变组织还不能做到甄别。目前，国际上已经出现具有荧光诊断功能的内窥镜，激光荧光诊断是采用激光去激发肿瘤细胞中亲和的荧光剂，产生与周围正常组织不同的荧光效果，能够清楚地显示出肿瘤组织形状及位置，使医生易于区别和诊断肉眼看不到的微小肿瘤组织。

然而，现有的医用窥镜检测系统大多依赖于传统白光反射内窥镜(如纤维内窥镜、电子内窥镜等)观察癌症的形态学病变，诊断时，单凭医生的肉眼观察，结合个人经验，对组织异常部位结构和形状进行判断和识别。微小的组织病变可能难以观察到，从而大大降低了诊出率，造成漏诊或误诊，在早期癌症的临床诊断上存在一定的困难。同时，目前成像质量较好的电子内窥镜价格相对昂贵，而纤维内窥镜存在网络图像分辨率较低、易出现盲点等缺陷。

硬式内窥镜结构简单，利用透镜、棱镜、反光镜等光学元件构成，通过各透镜间实现共焦传输，图像质量高，可以直接观看，也可以经接口与CCD摄像器件相连，且价格较低，目前使用范围较为广泛，如鼻咽镜、膀胱镜、腹腔镜、关节镜等。单独采用荧光光谱(或荧光图像)进行组织病变的诊断具有了较高的灵敏度，但由于其特异性较差从而限制了其在临床上的应用。

综上，现有技术中存在以下技术问题：

(1)现有设备结构复杂，制造成本高。

(2)目前的荧光腹腔镜大多为单色荧光产品，仅能对一种荧光进行成像。

(3)自体荧光成像设备：理论上只要分子结构发生改变，自体荧光就会发生特征性改变，AFI图像的光学对比并不体现肿瘤特异性光学对比，是一个综合了多个分子改变的结果。由于AFI没有使用特异性靶向造影剂，因而假阳性率较高，特别对于炎症与肿瘤的区分有一定难度。同时由于自体荧光信号强度十分微弱，易受到激发光混叠的影响。

(4)近红外荧光成像设备：这种成像设备组成复杂，采用近红外荧光染料吲哚菁绿，可进行白光与近红外光成像。但吲哚菁绿为非靶向性染料，在监测血管灌注方面有一定优势，对于肿瘤成像特异性低。

(5)不能实现多光谱成像。

现有荧光成像设备的滤光片已固化，不能方便拆换。不同的荧光探针需要不同谱段的激发光，其发射的荧光也分布在不同的谱段，所以针对某种荧光探针需要特定的激发光源和滤光装置，目前常用的荧光内窥镜仅能对特定一种荧光探针进行激发成像。

(6)缺乏图像减影去噪处理软件。

由于现有商用滤光片对通带外谱段光的衰减率大约为0.1％，而激发光的光强本身强于荧光约1000倍左右，所以荧光滤光片不能充分压制探测物表面散射的激发光，激发光信号仍占荧光图像的较大部分，降低荧光图像的信噪比，使病变组织和正常组织在荧光图像上对比度下降。三种现有荧光成像设备缺乏图像减影去噪处理，使荧光图像易受到激发光混叠干扰，不能准确反映荧光造影剂的分布情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统以解决现有技术中的硬式内窥镜只能对特定的荧光探针进行激发成像的问题；本发明的目的还在于提供一种使用上述荧光成像系统进行荧光成像的方法。

为实现上述目的，本发明的一种基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统采用以下技术方案：

基于硬式内窥镜的多光谱荧光成像系统，包括用于发射并传送光源的光源控制模块、端部可伸入待检测组织中以采集并输送待检测组织图像的硬式内窥镜模块、用于采集内窥镜模块输送图像的图像采集模块和用于显示图像采集模块所采集图像的图像显示模块，硬式内窥镜模块和图像采集模块之间设置有用于选择进入图像采集模块的光谱信号的多光谱切换模块；多光谱切换模块包括转动连接在所述硬式内窥镜模块上的滤光片转轮及用于驱动所述滤光片转轮沿其转动轴线转动的转轮驱动件，滤光片转轮的端面上沿其周向分布有多个供滤光片安装的滤光片安装孔，滤光片安装孔沿滤光片转轮的轴线方向延伸，且各滤光片安装孔距离滤光片转轮的转动轴线的距离相同，至少一个滤光片安装孔为未安装滤光片的空口。

所述多光谱切换模块包括筒状的外壳，外壳的前端设置有用于连接硬式内窥镜模块的内窥镜连接端，所述滤光片转轮转动设置于外壳内部；所述驱动件包括转动套装于外壳外部的转环、固定在转环上的第一磁钢和固定在滤光片转轮上的第二磁钢，第一磁钢与第二磁钢的相对的两端面极性相反以使第二磁钢能在吸引力作用下随第一磁钢运动。