[發(fā)明專利]基于可調(diào)偏振的雙波段光譜成像儀及其光譜測(cè)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710245774.4
• 申請(qǐng)日: 2017-04-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106901698B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李飛;傅楚華;陳圖南;馮華;劉凱;邱鵬;姜?jiǎng)P
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院
• 主分類號(hào): A61B5/00
• 分類號(hào): A61B5/00;A61B5/1455;G02B27/10;G02B5/20;G02B7/10
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 謝殿武

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于可調(diào)偏振的雙波段光譜成像儀及其光譜測(cè)定方法，其成像系統(tǒng)包括成像物鏡、用于將成像光路路徑分成透射光路徑和反射光路徑的分光棱鏡Ⅱ、對(duì)應(yīng)透射光路徑設(shè)置的濾光片Ⅰ和對(duì)應(yīng)反射光路徑設(shè)置的濾光片Ⅱ；光譜成像儀還包括可調(diào)偏振方向與所述光源組件所形成的線偏振光的檢偏片；采用光路分路，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)采集待檢測(cè)腦組織內(nèi)在兩不同特定波段光下的光譜值并進(jìn)行分析，避免了因探測(cè)時(shí)間的改變，組織內(nèi)血液的灌注狀態(tài)和氧合狀態(tài)發(fā)生改變，可提高時(shí)間分辨率，減少誤差；而且檢偏片的偏振方向與光源組件所形成的線偏振光的偏振方向可調(diào)，去除了待腦組織表面反射帶來(lái)的背景光，增加數(shù)據(jù)探測(cè)的敏感性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，特別涉及一種基于可調(diào)偏振的雙波段光譜成像儀及其光譜測(cè)定方法。

背景技術(shù)

精確定位腦功能的活動(dòng)區(qū)域是神經(jīng)外科精準(zhǔn)手術(shù)的前提，也是最大程度切除顱內(nèi)病變并盡最大可能保留腦功能、減少神經(jīng)損傷的關(guān)鍵。腦組織在靜息狀態(tài)下與激活狀態(tài)下對(duì)血氧的消耗存在差異，氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白的比例也不同。基于氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白具有不同的吸收光譜，利用這種不同的光譜特征，可以檢測(cè)組織內(nèi)血液供應(yīng)狀態(tài)或血氧飽和度的變化，用于探測(cè)組織的血氧灌注狀態(tài)及血氧代謝狀態(tài)，從而定位出被激活且需要在手術(shù)過(guò)程中重點(diǎn)保護(hù)的腦區(qū)。現(xiàn)有的光譜分析難以用于腦功能區(qū)的定位，原因在于：(1)現(xiàn)在的光譜分析多需要先后收集不同波段光譜值然后進(jìn)行分析，隨著探測(cè)時(shí)間的改變，組織內(nèi)血液的灌注狀態(tài)和氧合狀態(tài)已發(fā)生改變，難以采集到同一時(shí)間點(diǎn)組織內(nèi)不同波段的光譜值進(jìn)行分析，致使無(wú)法有效對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。(2)現(xiàn)有的含氧血紅蛋白含量和脫氧血紅蛋白含量探測(cè)的光譜裝置所探測(cè)的漫反射光譜數(shù)據(jù)絕大多數(shù)來(lái)自于組織表面反射的光線，而這部分光線并未攜帶組織內(nèi)部的光譜信息而成為背景，使得數(shù)據(jù)分析的敏感性和準(zhǔn)確性大大降低。(3)靜息狀態(tài)下與激活狀態(tài)下組織內(nèi)氧合狀態(tài)的差異較小，目前的光譜裝置的探測(cè)方法和圖像處理方式均不能敏感的將激活區(qū)準(zhǔn)確的定位出來(lái)。

因此，需要設(shè)計(jì)與現(xiàn)有探測(cè)含氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白含量的光譜成像儀不同的光譜探測(cè)與分析系統(tǒng)，并建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法，以去除組織表面光線反射帶來(lái)的背景，降低系統(tǒng)噪聲；實(shí)現(xiàn)同時(shí)采集不同波段的光譜信息并進(jìn)行分析，提高時(shí)間分辨率，減少誤差；通過(guò)數(shù)據(jù)處理放大靜息狀態(tài)下與激活狀態(tài)下組織內(nèi)氧合狀態(tài)的差異，增加功能區(qū)探測(cè)的敏感性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于可調(diào)偏振的雙波段光譜成像儀及其光譜測(cè)定方法，其不但可以去除表面光線反射帶來(lái)的背景，降低系統(tǒng)噪聲；而且可實(shí)現(xiàn)同時(shí)采集不同波段的光譜信息并進(jìn)行分析，可提高時(shí)間分辨率，減少誤差；還可以放大靜息狀態(tài)下與激活狀態(tài)下腦組織內(nèi)氧合狀態(tài)的細(xì)微差異，增加定位的敏感性。

本發(fā)明的基于基于可調(diào)偏振的雙波段光譜成像儀，包括：

光源組件，用于形成線偏振光；

分光棱鏡Ⅰ，將線偏振光反射聚焦在待檢測(cè)生物組織上并對(duì)從待檢測(cè)生物組織返回的光透射；

還包括用于成像的成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)包括：

成像物鏡，用于自待檢測(cè)生物組織返回并經(jīng)分光棱鏡Ⅰ的光經(jīng)過(guò)并成像；

分光棱鏡Ⅱ，沿成像光路路徑設(shè)置在成像物鏡后方用于將成像光路路徑分成透射光路徑和反射光路徑；

濾光片Ⅰ，對(duì)應(yīng)分光棱鏡Ⅱ的透射光路徑設(shè)置用于第一特定波段光通過(guò)；

濾光片Ⅱ，對(duì)應(yīng)分光棱鏡Ⅱ的反射光路徑設(shè)置用于第二特定波段光通過(guò)；

成像系統(tǒng)還包括一一對(duì)應(yīng)濾光片Ⅰ和濾光片Ⅱ設(shè)置的第一波段探測(cè)器和第二波段探測(cè)器；

光譜成像儀還包括用于去除成像光路中非目標(biāo)光的檢偏片，檢偏片的偏振方向與光源組件所形成的線偏振光的偏振方向垂直。