[发明专利]基于混合光纤束的多光谱皮肤癌成像系统

说明书

本发明提供的是一种基于混合光纤束的多光谱皮肤癌成像系统。其特征是：包含图像采集端、传像光纤束、照明光纤束、图像输出端、光源输入端、物镜、聚透镜、图像信号采集装置、图像存储和无线传输单元、基于二向色镜组的多光谱光源以及远程存储服务器组成。可实现皮肤表面病变区域对不同光谱照明下的成像采集存储，可广泛用于皮肤癌或其他皮肤疾病的快速诊断和检测等领域。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种基于混合光纤束的多光谱皮肤癌成像系统，可实现皮肤表面病变区域对不同光谱照明下的成像采集存储，可广泛用于皮肤癌或其他皮肤疾病的快速诊断和检测等领域，属于皮肤影像学诊断技术领域。

(二)背景技术

皮肤组织作为人体最大的器官，覆盖了人体整个外表面。皮肤组织的结构从外到内分为表皮、真皮和皮下组织。皮肤上的恶性肿瘤病变是因为皮肤组织发生癌变导致的。皮肤癌发生在皮肤的不同层次的组织。皮肤癌分为皮肤黑素瘤和非黑色素瘤皮肤癌两大种类。非黑色素瘤皮肤癌分为基底细胞癌和鳞状细胞癌两个小分类。黑色素细胞为人体皮肤中特有的一种特殊的色素细胞，黑色素细胞合成的黑色素构建了皮肤的颜色。黑色素如果过度增长，皮肤表面就会形成黑色素瘤。黑色素瘤不仅仅是在皮肤组织的某一层中生长，是一个在皮肤各层逐渐形成的过程。黑色素细胞失控黑色素逐渐增多，会在皮肤上形成黑色素瘤皮损区。此时黑色素细胞主要位于皮肤表皮和真皮之间，黑色素瘤的厚度小于一毫米，称为黑色素瘤早期阶段。该阶段的癌细胞还未扩散到皮肤深处的血管和身体的其他部位。随着黑色素积累的越来越多，此时癌细胞会移动扩散，深入到真皮甚至皮下组织。目前皮肤癌的诊断基本上是通过专业医生对病灶区域人为观察和活检进行早期诊断。但是人为观察无法对一些早期的不明显的病症进行判断，也无法对深入真皮和皮下组织的情况进行清晰的了解。活检会给疑似患者带来痛苦和金钱上的额外花销。

目前常见的皮肤癌诊断引入了皮肤镜检查辅助皮肤医生进行诊断。皮肤镜能够把皮损区域放大，观察到皮损区域的皮肤浅层和深层的结构，如色素网结构、蓝白慕结构、均匀原点结构、球状体和斑点等结构。皮肤科医生能过结合皮肤镜图像来分析皮肤癌病变情况。例如通过ABCD准则从四个方面对皮肤癌进行判断，分别是皮肤癌的颜色和结构是否对称，边界的清析与否，皮肤癌包含的颜色数量(白色、红色、浅褐色、深棕色、蓝灰色和黑色)以及皮肤癌包含的各种结构(条纹结构、网状结构以及无结构区域等)﹔孟氏法则通过判断如果皮肤癌不包含任意一个不相关特征，而至少包含一个相关特征，那么就可以将皮肤癌诊断为黑色素瘤。通常不相关特征包括结构的对称性和颜色单一性，而相关特征则包括蓝白色结构、暗褐色斑点聚集、足状结构、放射状结构、疤痕状吉构、不规则点和小球、多种颜色和不规则网络等九个结构；7点特征法包含了七个判断标准，分别由三个主要标准和四个次要标准组成。

皮肤组织结构若从外到内沿着厚度方向可详细分为六层：由死亡和脱水细胞构成的最外层的表皮层、微循环层、上丛层、网状真皮层、深丛层以及皮下组织层。由于皮肤组织每一层的折射率、厚度、含水量、含血量以及血管直径不同，使得皮肤组织每一层的的光学参数都不一样，光谱特性也不同。

基于皮肤不同层次的各组织对不同光谱照明的响应不同，2018年西北大学公开了一种手持式皮肤癌变早期光学检测装置及其使用方法(中国专利：CN201811436164.3)使用785nm波长近红外激光激发，让皮肤黑色素产生自体荧光，通过分析组织荧光图像特征病灶形貌、黑色素分布形态、荧光强度。

2017年武汉嫦娥医学抗衰机器人股份有限公司公开了一种基于三光谱的皮肤图像处理方法(中国专利：CN201710125527.0)。该专利通过皮肤图像采集设备采集白光、平行偏振光、UV-A光源三种光照下的人脸图像然后同时进行后续指标分析。但是此方法主要是针对人脸皮肤的纹理、皱纹和油脂等指标进行重点分析。原因是其所谓的三光谱只是白光和紫外光，并没有对不同波长光照下的图片进行有效地归类采集，主要是对人脸皮肤区域的纹理的分析，整个系统无法对皮肤癌症区域有针对性的采集。