[发明专利]用于外科手术的智能成像系统

说明书

本发明提出一种用于外科手术的智能成像系统，包括：频域光相干断层成像子系统，用于获取生物组织的深度图像；荧光成像及高光谱分析子系统，用于形成高光谱影像；探头装置，用于对频域光相干断层成像子系统和荧光成像及高光谱分析子系统的光路进行耦合，对生物组织的深度图像和高光谱影像进行融合，得到生物组织的结构功能立体影像，根据生物组织的结构功能影像确定手术区域，在手术区域内进行扫描以获取准实时图像。本发明具有结构简单、成本低廉、操作简单、成像速度快、图像空间分辨率高、体积小、质量轻、图像效果明显的优点。

技术领域

本发明涉及医疗影像技术领域，特别涉及一种用于外科手术的智能成像系统。

背景技术

随着技术的不断提高，现代外科手术已经需要将手术变为微创式的实施，要求在精确定位手术靶点部位的同时，尽最大可能的降低对病人的生理组织的创伤，从而规避了开放式手术遗留的手术创伤大、恢复期长等问题，将对病人的身体组织和心理伤害降到最低，并且减少创伤恢复周期。中枢神经系统病变，尤其是肿瘤已成为威胁人类健康的一大杀手，因其引起的高致死率和致残率也成备受人们关注。

手术是根治中枢神经系统病变的首选方法。但是，目前手术中最难以解决的问题是肿瘤边界的精确判定问题。因此开发具有高分辨率的结构和功能影像将会为手术提供精准的图像引导。精准的立体图像引导的介入手术可以精确定位手术靶点、可在手术过程中实现监控导航等特点，立体图像能为手术医生提供具有深度信息的图像具有更加精准的指导意义，同时，在结构影像的基础上提出功能影像的架构，以保证手术过程中能够将功能区域完整保存。这样的图像具备创伤小、恢复快、疗效好、成本低等优点。

频域光相干断层成像(FD-OCT)是提供了组织器官的立体结构成像模式。FD-OCT的原理是众所周知的，使用近红外的光源能让组织的诊断图像具有10-20um的空间分辨率，能对组织实现高分辨率的图像采集，并能达到实时性。但是，OCT系统对于荧光成像及高光谱分析系统来说，既有图像信息又含有光谱信息的四维高光谱影像，并且其分辨率能根据可调的扫描机构来实现精确的调整。同时荧光对生物组织的代谢功能(包括生物组织中的血红蛋白、血流量的分析)，尤其是对与特定的荧光成像及高光谱分析，ICG、5-ALA或者荧光素钠等荧光光敏剂对肿瘤组织的代谢比较敏感。

目前，神经外科的显微手术已经给其带来了很大的进步，使得极大地提高了手术的成功率并降低了术后的复发率。显微镜的镜头设计与神经外科显微镜设计一样是目前比较前沿的技术，但是显微手术中只能是自然光下的生物组织成像，具有较高的图像清晰度，同样难以将肿瘤边界精准识别。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种用于外科手术的智能成像系统，该系统具有结构简单、成本低廉、操作简单、成像速度快、图像空间分辨率高、体积小、质量轻、图像效果明显的优点。

为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种用于外科手术的智能成像系统，包括：频域光相干断层成像子系统，所述频域光相干断层成像子系统用于通过红外光对生物组织进行照射并产生反射光，以形成样品光与参考光的干涉，并通过光谱仪对所述样品光与参考光进行分光后使用CCD进行成像，并对CCD成像结果进行傅立叶变换得到所述生物组织的深度图像；荧光成像及高光谱分析子系统，所述荧光成像及高光谱分析子系统用于对所述生物组织的荧光特性进行分析，以得到荧光聚合程度和强度分布，并根据所述荧光聚合程度和强度分布对所述生物组织中的功能进行精确的定位和判断，并根据对所述生物组织中的功能的定位和判断结果控制光谱仪旋转扫描，以形成高光谱影像；以及探头装置，所述探头装置用于对所述频域光相干断层成像子系统和荧光成像及高光谱分析子系统的光路进行耦合，对所述生物组织的深度图像和所述高光谱影像进行融合，得到所述生物组织的结构功能影像，根据所述生物组织的结构功能影像确定手术区域，在手术区域内进行扫描以获取准实时图像。