[实用新型]实时多光谱内窥镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种医学成像器械，尤其涉及一种内窥镜。

背景技术

内窥镜技术是应用可送入人体腔道内的窥镜在直观下进行检查和治疗的技术。内窥镜可以通过与外界相通的腔道(如消化道、呼吸道、泌尿道等)进入体内对腔道或管状器官进行检查，诊断和治疗。内窥镜也可以通过切口送入体内来检查密闭的体腔(如胸腔、腹腔、关节腔等)。医用内窥镜技术对现代医疗诊断和治疗有极大的价值。

参见图1a，现有技术中视频内窥镜都带有成像系统用于采集和显示器官表面或腔道的图像，视频成像系统中的图像系统包括在光路上依次布置的图像物镜组，图像光纤束1，光耦合元件2，和图像传感器3。从活组织处来的光信号(如活组织对白光光源的反射信号)经过图像物镜组聚焦后从远端通过图像光纤束1依次传导至光耦合元件2，被图像传感器3将光信号转换成电信号后，经数据接口电路4由数据线5传输至计算机，计算机再对采集的图像进行处理或显示。

目前国际上有大量基于光谱技术来诊断早期病变(如癌症)的研究和开发。所用光谱一般有拉曼、荧光、反射、吸收光谱法。目前世界上最先进的利用病变组织与正常组织的光谱区别来提高病变组织诊断准确度或提高它们的视觉对比度的内窥镜技术有下面三种：

1、利用光谱仪技术。这类方法是基于对目标的每个点逐步做光谱测量：一次对一个空间点做光谱测量。这种技术需要控制移动或转动内窥镜远端头，以达到对多个空间点逐个扫描测量，形成一幅含多种纯光谱成分的图像。通过计算机算法，对多个纯光谱成分进行分析，组合来获得一幅综合多种光谱成分的终结图像。这幅终结图像对是否有病灶做出客观的判断，并提供病变(癌变)组织的大小及位置信息。基于这些方法的仪器体积相对较小，有高敏感度，但是耗时，寻找病灶位置盲目。例子有：美国SpectraScience公司(http://www.spectrascience.com)最近两年相继将其用于提高宫颈癌病灶视觉对比度的LUMA和用于结肠癌诊断和治疗的WaveStat两种产品投放于市场。

2、利用传统的多光谱成像技术。传统的多光谱成像技术利用光学滤光或分光元件如：滤光片轮盘、广义LYDT型过滤器、电子可调节滤光器、多通带滤光器、光学法色散散光器、光声学晶体或液晶可调滤光器(LCTI)等等来与内窥镜结合，置于光学耦合元件2和图像传感器3之间。这些光学器件在某时刻只永许某个波长范围的光进入内窥镜成像系统，在图像传感器上相应形成一幅准单色光图像。等所有预定的波长对应下的准单色图像都获得以后，通过计算机对这些准单色图像做数值处理，增强病变组织信号，削弱正常组织为背景的背景信号，在图像显示器上形成一幅终结图像。

但分光元件需要很大的空间距离才能把不同波长的光分开，这使得采用传统多光谱成像技术所形成的器械体积相对庞大。同时受病人运动和成像系统机械运动的影响。

3、利用窄带入射光源，逐次获得窄带光源下的器官图像，并利用计算机将窄带光源照射下的器官图像进行综合处理，形成一幅终结图像。

例如日本Olympus公司的窄带内窥镜，利用窄带红光照射器官，获得一幅图像；继而用窄带绿光照射器官，获得第二幅图像；再次用窄带蓝光照射器官，获得第三幅图像，计算机将这三幅图像数值操作，合成，形成一幅终结图像。美国Electro-Optical Science Inc公司用以取代皮肤活检的MalaFind产品。该产品旨在提高皮肤科医生对黑色素瘤的诊断，据报道其诊断准确率是医生的准确率的2.5倍。该技术使用10种窄带光源分别照射皮肤并逐次获取10幅对应的窄带光照下的皮肤图像。用计算机算法对10幅图像分析后对测量的皮肤是否有黑色素瘤。该产品在2010年11月刚通过美国FDA批准，目前还没有用于商业的批量生产。

实用新型内容

本实用新型内窥镜利用窄带多光谱分子成像技术在诊断病变组织低浓度指纹物质所表现的高灵敏度的特点，在不大幅度改变现有的内窥镜操作方法也不延长其成像时间的基础上，通过将微型多道窄带滤光片集成在内窥镜图像传感器上，使得内窥镜在任何瞬间所获得的图片或图像能包含多幅标志病变组织指纹物质的准单色的光谱图像。通过计算机算法对多幅准单色光谱图像进行实时分析，增强病变组织信号，削弱正常组织为背景的背景信号，并实时输出一幅综合多个特征光谱图后的图像。这幅终结图像的特点是比传统的内窥镜提供的图像有更高的视觉对比度，能对微量早期病变组织有比传统的内窥镜高许多倍的灵敏度。