[发明专利]基于内窥镜的多光谱视频导航系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，特别是一种基于内窥镜的多光谱视频导航系统和方法。

背景技术

近年来，由于分子影像学技术的不断发展，继放射性核素成像、正电子发射断层扫描、单光子发射计算机断层和磁共振成像之后，出现了高分辨率的光学成像，其中近红外荧光成像倍受关注。但是即使光学分子影像的应用领域较广，组织穿透深度仍是其广泛应用的一大障碍，如何能够实现在体的深度探测是目前亟待解决的问题。

内窥式的探测方式具有探测深度可控等优点，可以有效解决组织穿透深度的问题。通过本发明方法，可以在体观测和定位荧光位置，并通过内窥镜头进入组织中进行深度探测。

目前市面上常见的是单光谱视频成像系统，这种系统具有成像谱段单一，信息不完整等缺点，而多光谱成像能够有效的克服上述缺点。但是目前大部分多光谱成像系统采用的仍是单台成像设备，利用滤光轮进行多光谱切换，分时使用同一台成像设备，这就在视频成像效果上具有很大的局限。本发明采用两台成像设备，通过共用一个光学通路，在成像设备前增加不同的滤光装置，实现多光谱的实时成像。在成像结果上将不同光谱的信息呈现在计算机显示器上，技术人员实现图像导航引导操作。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于内窥镜的多光谱视频导航系统和方法。本发明根据光学分子影像的特点，并基于长期在光学成像领域的研究经验，采用两台相机来实现荧光、可见光以及融合图像的获取等功能。

根据本发明的一方面，提出一种基于内窥镜的多光谱成像系统，该系统包括：内窥镜头模块110、光源模块120、光学信号采集模块130、控制与处理模块140和多光谱切换模块150，其中：

所述内窥镜头模块110，用于对待测组织的探测区域100进行内窥，并将所述探测区域100的反射光传输至所述光学信号采集模块130；

所述光源模块120与所述内窥镜头模块110连接，用于为所述内窥镜头模块110提供激发光和可见光；

所述光学信号采集模块130与所述内窥镜头模块110连接，用于根据所述内窥镜头模块110传输的所述探测区域100的反射光得到荧光和可见光图像；

所述控制与处理模块140与所述光学信号采集模块130连接，用于对所述光学信号采集模块130中的荧光相机134和彩色相机136进行控制，对所述光学信号采集模块130采集得到的荧光和可见光图像进行处理并显示，工作人员根据显示出的荧光和可见光图像对于所述待测组织进行操作；

所述多光谱切换模块150，用于为所述光源模块120和所述光学信号采集模块130提供不同光谱的滤光片。

根据本发明的另一方面，提出一种利用所述基于内窥镜的多光谱成像系统进行多光谱成像的方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1，使激发光源121和可见光光源123对探测区域100分别进行照射；

步骤S2，根据探测特性，光谱切换模块150对于光源模块120、光学信号采集模块130中滤光片的参数进行设置；

步骤S3，控制模块141对荧光相机134和彩色相机136的成像参数进行调整，所述荧光相机134和彩色相机136分别根据所述探测区域100具有不同光谱或者能量的反射光采集得到图像；

步骤S4，图像处理模块142对所述荧光相机134和彩色相机136采集得到的图像进行处理；

步骤S5，显示模块143对于所述步骤S4得到的处理后的图像进行实时显示，若显示的图像达不到清晰度要求，则通过光学信号采集模块130来调节镜头131的参数，直到所述显示模块143显示的图像达到清晰度要求；

步骤S6，移动内窥镜头模块110，在待测组织的探测区域100内寻找荧光物体，最终得到所述荧光物体的清晰图像。

本发明通过内窥镜头模块实现光源的激发和光线的采集，光学信号采集模块进行实时采集光线，多光谱转换模块对不同谱段的光线进行过滤，控制与处理模块对采集到的图像信息进行实时的处理，将不同谱段的图像拼合到一起，实现光谱的图像融合并进行显示，使得工作人员能够根据显示出的荧光和可见光图像对于待测组织进行针对性的操作。目前市面上绝大部分内窥镜荧光产品均采用单一CCD相机进行成像，其缺点在于成像时只能看到荧光图像或者可见光图像，而无法看到多光谱的图像。而本发明有效的解决了该问题，同时也打破了国外公司在华的技术垄断状况，降低了多光谱内窥镜成像研究的门槛，拓展了光学分子影像探针可供选择的空间，延伸了光学分子影像研究与应用的范围。

附图说明