[發明專利]一種活體顯微內窺光譜成像系統

有效

• 申請號: 201410347433.4
• 申請日: 2014-07-21
• 公開（公告）號: CN104068823B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 張紅明;張立福;岑奕;吳太夏;黃長平;李瑤
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: A61B1/04
• 分類號: A61B1/04;A61B5/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明屬于光學成像技術領域，尤其涉及一種活體顯微內窺光譜成像系統。

背景技術

腫瘤是嚴重威脅人類健康的重大疾病。近三十年，全球癌癥(惡性腫瘤)發病數以年均3％～5％的速度遞增，癌癥已成為人類最重要的死因之一。臨床經驗表明對癌癥的診斷越早治愈成活率越高，于是能夠實現接近組織活檢的高分辨率成像的顯微內窺鏡技術越來越受到重視。傳統的成像方法，通常都只有成像診斷只能提供空間形態信息。而光譜診斷是依靠獲取在一定波長的光輻射信號來辨別樣品生物化學成分的信息，得到每一個圖像每一個像素點的光譜曲線，光譜診斷還能夠給疾病診斷提供準確的判斷依據。同時將顯微內窺光學成像技術和高光譜成像技術相結合并用于研究生物學和醫學的問題也是近年來發展的一個新的熱點，臨床中使用光譜變化進行疾病診斷也得到了廣泛的使用。將成像診斷與光譜診斷結合，在同一內窺系統上同時實現二者的獲取，極大提高了探測的靈敏度，既獲得亞細胞水平的樣品形態信息，又可提供分子水平的樣品生物化學成分信息，已成為準確判斷疾病的依據之一。

但是現有技術中的光譜成像系統相當復雜、體積龐大、造價昂貴，并且由于穩定性、分辨率、精度以及易受周圍環境影響等問題往往很難達到精確診斷的要求，使得現有顯微內窺成像診斷和光譜學診斷結合很難達到理想效果。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種活體顯微內窺光譜成像系統，能夠更加方便精確的獲取體內腔道器官內表面亞細胞分辨率的圖像信息和納米分辨率的光譜信息。

本發明所述活體顯微內窺光譜成像系統，包括光源單元、分光單元、內窺單元、色散單元、探測單元以及計算機；

所述光源單元連接分光單元，所述分光單元分別與內窺單元和色散單元連接，所述色散單元還與探測單元和計算機分別相連，所述探測單元也連接到計算機；

所述色散單元包括色散器件和色散器件控制器，所述色散器件控制器控制色散器件實現不同波長信號的選通；所述色散器件為聲光可調濾光器(Acousto-Optic?Tunable?Filter，簡稱AOTF)、液晶可調濾光片或者薄膜可調濾光片。

進一步，所述內窺單元包括成像鏡頭、顯微物鏡和成像光纖束；所述成像鏡頭和顯微物鏡組成縮束系統。

進一步，所述光源為白光光源或者激光光源；所述分光單元為分束器或者二向色鏡。

進一步，所述探測單元為電荷耦合元件(Charge-coupled?Device，簡稱CCD)探測器。

本發明活體顯微內窺光譜成像系統，構造相對簡單，體積較小，使用更加方便；成像光纖束的引入可以對體內腔道器官內表面進行亞細胞分辨率的成像，更重要的是由于色散器件采用全密封設計，無移動部件，大大提高了儀器的環境適應性，使得系統工作更加穩定，而且隨著精度和分辨率的大幅提高，可以得到亞細胞分辨率的內窺圖像信息和納米分辨率的光譜信息，可以有力的輔助消化和泌尿等系統各項疾病的診斷。

附圖說明

通過參考附圖會更加清楚的理解本發明的特征和優點，附圖是示意性的而不應理解為對本發明進行任何限制，在附圖中：

圖1是本發明顯微內窺光譜成像系統結構示意圖；

具體實施方式

現結合附圖和實施例對本發明技術方案作進一步詳細闡述。

如圖1所示，本發明實施例內窺光譜成像系統包括光源單元、分光單元、內窺單元、色散單元、探測單元和計算機。

所述光源單元連接分光單元，所述分光單元分別與內窺單元和色散單元連接，所述色散單元還與探測單元和計算機分別相連，所述探測單元也連接到計算機；

所述色散單元包括色散器件和色散器件控制器，所述色散器件控制器控制色散器件實現不同波長信號的選通；所述色散器件為聲光可調濾光器、液晶可調濾光片或者薄膜可調濾光片。

光源單元用于提供探測光束。其中，當實現反射光譜探測時，光源單元可以是寬譜光源；當實現熒光光譜探測時，光源單元可以是激光光源。

分光單元提供兩路通道；一路由光源單元輸出的探測光束經分光單元進入內窺單元內；另一路從內窺單元返回的反射光束經分光單元后進入色散單元。

其中，如果是對反射光譜進行探測，分光單元是分束器，如果是對熒光光譜進行探測，分光單元則是二向色鏡。

內窺單元包括成像鏡頭、顯微物鏡和成像光纖束；成像鏡頭和顯微物鏡組成縮束系統，用于對從分光單元接收到的探測光束進行縮束，成像光纖束用于將縮束后的光束傳導至探測樣品，并收集由探測樣品返回的熒光信號或者反射光信號。