[發(fā)明專(zhuān)利]一種活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410347433.4
• 申請(qǐng)日: 2014-07-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104068823B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張紅明;張立福;岑奕;吳太夏;黃長(zhǎng)平;李瑤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所
• 主分類(lèi)號(hào): A61B1/04
• 分類(lèi)號(hào): A61B1/04;A61B5/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

腫瘤是嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的重大疾病。近三十年，全球癌癥(惡性腫瘤)發(fā)病數(shù)以年均3％～5％的速度遞增，癌癥已成為人類(lèi)最重要的死因之一。臨床經(jīng)驗(yàn)表明對(duì)癌癥的診斷越早治愈成活率越高，于是能夠?qū)崿F(xiàn)接近組織活檢的高分辨率成像的顯微內(nèi)窺鏡技術(shù)越來(lái)越受到重視。傳統(tǒng)的成像方法，通常都只有成像診斷只能提供空間形態(tài)信息。而光譜診斷是依靠獲取在一定波長(zhǎng)的光輻射信號(hào)來(lái)辨別樣品生物化學(xué)成分的信息，得到每一個(gè)圖像每一個(gè)像素點(diǎn)的光譜曲線，光譜診斷還能夠給疾病診斷提供準(zhǔn)確的判斷依據(jù)。同時(shí)將顯微內(nèi)窺光學(xué)成像技術(shù)和高光譜成像技術(shù)相結(jié)合并用于研究生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的問(wèn)題也是近年來(lái)發(fā)展的一個(gè)新的熱點(diǎn)，臨床中使用光譜變化進(jìn)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(jié)合，在同一內(nèi)窺系統(tǒng)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)二者的獲取，極大提高了探測(cè)的靈敏度，既獲得亞細(xì)胞水平的樣品形態(tài)信息，又可提供分子水平的樣品生物化學(xué)成分信息，已成為準(zhǔn)確判斷疾病的依據(jù)之一。

但是現(xiàn)有技術(shù)中的光譜成像系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜、體積龐大、造價(jià)昂貴，并且由于穩(wěn)定性、分辨率、精度以及易受周?chē)h(huán)境影響等問(wèn)題往往很難達(dá)到精確診斷的要求，使得現(xiàn)有顯微內(nèi)窺成像診斷和光譜學(xué)診斷結(jié)合很難達(dá)到理想效果。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)，能夠更加方便精確的獲取體內(nèi)腔道器官內(nèi)表面亞細(xì)胞分辨率的圖像信息和納米分辨率的光譜信息。

本發(fā)明所述活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)，包括光源單元、分光單元、內(nèi)窺單元、色散單元、探測(cè)單元以及計(jì)算機(jī)；

所述光源單元連接分光單元，所述分光單元分別與內(nèi)窺單元和色散單元連接，所述色散單元還與探測(cè)單元和計(jì)算機(jī)分別相連，所述探測(cè)單元也連接到計(jì)算機(jī)；

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(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)信號(hào)的選通；所述色散器件為聲光可調(diào)濾光器(Acousto-Optic?Tunable?Filter，簡(jiǎn)稱(chēng)AOTF)、液晶可調(diào)濾光片或者薄膜可調(diào)濾光片。

進(jìn)一步，所述內(nèi)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(tǒng)。

進(jìn)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(jìn)一步，所述探測(cè)單元為電荷耦合元件(Charge-coupled?Device，簡(jiǎn)稱(chēng)CCD)探測(cè)器。

本發(fā)明活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，體積較小，使用更加方便；成像光纖束的引入可以對(duì)體內(nèi)腔道器官內(nèi)表面進(jìn)行亞細(xì)胞分辨率的成像，更重要的是由于色散器件采用全密封設(shè)計(jì)，無(wú)移動(dòng)部件，大大提高了儀器的環(huán)境適應(yīng)性，使得系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定，而且隨著精度和分辨率的大幅提高，可以得到亞細(xì)胞分辨率的內(nèi)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(tǒng)各項(xiàng)疾病的診斷。

附圖說(shuō)明

通過(guò)參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中：

圖1是本發(fā)明顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)包括光源單元、分光單元、內(nèi)窺單元、色散單元、探測(cè)單元和計(jì)算機(jī)。

所述光源單元連接分光單元，所述分光單元分別與內(nèi)窺單元和色散單元連接，所述色散單元還與探測(cè)單元和計(jì)算機(jī)分別相連，所述探測(cè)單元也連接到計(jì)算機(jī)；

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(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)信號(hào)的選通；所述色散器件為聲光可調(diào)濾光器、液晶可調(diào)濾光片或者薄膜可調(diào)濾光片。

光源單元用于提供探測(cè)光束。其中，當(dāng)實(shí)現(xiàn)反射光譜探測(cè)時(shí)，光源單元可以是寬譜光源；當(dāng)實(shí)現(xiàn)熒光光譜探測(cè)時(shí)，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(cè)光束經(jīng)分光單元進(jìn)入內(nèi)窺單元內(nèi)；另一路從內(nèi)窺單元返回的反射光束經(jīng)分光單元后進(jìn)入色散單元。

其中，如果是對(duì)反射光譜進(jìn)行探測(cè)，分光單元是分束器，如果是對(duì)熒光光譜進(jìn)行探測(cè)，分光單元?jiǎng)t是二向色鏡。

內(nèi)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(tǒng)，用于對(duì)從分光單元接收到的探測(cè)光束進(jìn)行縮束，成像光纖束用于將縮束后的光束傳導(dǎo)至探測(cè)樣品，并收集由探測(cè)樣品返回的熒光信號(hào)或者反射光信號(hào)。