[发明专利]荧光成象内窥镜

说明书

相关申请

本申请要求1998年1月26日提交的美国临时申请序列号No.60/072,455的权利，其全部内容参考收入本篇。本发明的背景

下列内容涉及定位中空器官中癌变或癌变前期组织的激光诱导荧光成象内窥镜的发展。在初始临床研究中，对于结肠息肉，使用370纳米的紫外线光(UV)激发可视荧光(400-700纳米)，其光谱信号能区别正常和不正常组织。以前的内窥镜图象是通过使用安装在两端口标准(白光)结肠内窥镜的一个活组织检查端的光学模件获得的。光学模件使用石英光学纤维和相连的光学元件将紫外线光传递到组织，连接的石英光纤束将产生的荧光图象传递到内窥镜的最接近侧，其中有一滤波器除去大量反射紫外线背景光，然后荧光图象通过高增益CID检波器组捕获。

内窥镜收集结肠粘膜的自体荧光图象可用作检测结肠直肠癌(CRC)的前体的检查工具。荧光可用来区别正常粘膜和腺瘤。具体地讲，用几种不同激发波长使用单点接触探头测量光谱。

通过光学纤维探头获得几种激发波长的荧光光谱。一项体外研究实施了宽范围激发波长的研究，得到结论370纳米是区别正常粘膜和腺瘤的最优波长。使用腺瘤息肉作为异常结构模型的体外和体内研究已显示使用这种波长异常结构在460纳米具有较小的峰值强度，并且与正常结肠粘膜相比在680纳米可具有增强的荧光强度。并且，这些光谱不同点的形态上的要素已使用荧光显微镜法进行了研究。息肉中降低的荧光强度是由于其增加的构建，增加的脉管系统，及在薄层中胶原质的减少。红光增强是由于隐蔽细胞的增强的荧光而产生的，这可能是由较高含量的卟啉引起的。

本发明的简述

本发明涉及成象内窥镜，具体地涉及使用双通道电子内窥镜的荧光成象结肠内窥镜，其使用电荷耦合装置(CCD)芯片或安装在其末梢顶端的其他固态成象装置来收集白光图象。本发明的特别意义是这种芯片也可收集荧光图象，用比使用光学模块和增强的CID相机获得的信号大得多的信号将图象显示在内窥镜视频监视器上。这种结构可用来收集结肠异常结构的荧光图象。两种小的FAP息肉的视频图象已使用标准白光图象和未处理的荧光图象获得。

CCD检波器，其缺少增益增强作用，可检测较弱的荧光信号，其在强度方面比漫反射白光图象小6个数量级。此外，令人惊异的是反射的370纳米的激发光没有完全充满CCD，使荧光信号不明显。这是由于在低于400纳米波长时，CCD光谱反应很快地降至零。这样，CCD就可有效地用作为其自身的长通滤波器。其他成象装置可与滤波器一起使用，来减少与在可视区域中检测到的强度相比至少一半的在紫外线区域中所检测到的强度。

在这个具体实施中，CCD有270×328象素的分辨率及2.5毫米直径的物镜。图象以33毫秒的RGB格式收集。这个具体实施的优点包括：体外荧光图象在临床工作距离(内窥镜顶端和组织表面间的距离)为20毫米的情况下表现出信号-噪声比(SNR)约为34，这比使用UV模件/CID检波器获得的比率要好，其在相同的距离下SNR约为18。使用CCD消除了对光学模件的需要，大大地简化了系统设计。此外，它还避免了与UV模件在活组织检查通道中旋转趋向有关的问题。通过对白光和荧光图象使用相同的检波器和光学元件，可获得这两个图象的完美的重合。CCD的白光图象和光学模件的荧光图象之间的视差是一个很重要的问题。与UV模件的10,000个纤维相比，在这个具体实施例中的CCD包含88,560个象素，产生较高的总图象分辨率。在Pentax结肠内窥镜上的物镜比UV模件具有更好的成象性能。与UV模件的线传播函数的特征宽度400毫米相比，这个具体实施的透镜为200毫米。光谱内窥镜的总稳定性没有随着单UV照明纤维而显著增加。

实施的诊断方法可依据正常粘膜和异常结构之间的总荧光强度的不同。这样，在某些应用中其较好地收集了400-700纳米之间全波段的荧光散射。然而，精确的测量方法可使用点接触装置，这样诊断信息可通过在特异波长如460,600和680纳米下取样荧光来获得。对于许多应用荧光激发较好的范围是在350纳米和420纳米之间。用电子CCD内窥镜进行的内窥镜图象研究可包括使用彩色CCD内窥镜，其具有提供这样信息的能力。

本发明的图示简述

图1是内窥镜系统的示意视图。

图2是固态成象装置如在内窥镜末梢端的CCD的示意视图。

图3是依据本发明的内窥镜系统示意图。

图4演示了照明区域和荧光区域的相对大小。

图5是内窥镜系统的示意图。