[发明专利]基于可调偏振的双波段光谱成像仪及其光谱测定方法

说明书

本发明公开了一种基于可调偏振的双波段光谱成像仪及其光谱测定方法，其成像系统包括成像物镜、用于将成像光路路径分成透射光路径和反射光路径的分光棱镜Ⅱ、对应透射光路径设置的滤光片Ⅰ和对应反射光路径设置的滤光片Ⅱ；光谱成像仪还包括可调偏振方向与所述光源组件所形成的线偏振光的检偏片；采用光路分路，可实现同时采集待检测脑组织内在两不同特定波段光下的光谱值并进行分析，避免了因探测时间的改变，组织内血液的灌注状态和氧合状态发生改变，可提高时间分辨率，减少误差；而且检偏片的偏振方向与光源组件所形成的线偏振光的偏振方向可调，去除了待脑组织表面反射带来的背景光，增加数据探测的敏感性。

技术领域

本发明涉及生物医学工程领域，特别涉及一种基于可调偏振的双波段光谱成像仪及其光谱测定方法。

背景技术

精确定位脑功能的活动区域是神经外科精准手术的前提，也是最大程度切除颅内病变并尽最大可能保留脑功能、减少神经损伤的关键。脑组织在静息状态下与激活状态下对血氧的消耗存在差异，氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的比例也不同。基于氧合血红蛋白和去氧血红蛋白具有不同的吸收光谱，利用这种不同的光谱特征，可以检测组织内血液供应状态或血氧饱和度的变化，用于探测组织的血氧灌注状态及血氧代谢状态，从而定位出被激活且需要在手术过程中重点保护的脑区。现有的光谱分析难以用于脑功能区的定位，原因在于：(1)现在的光谱分析多需要先后收集不同波段光谱值然后进行分析，随着探测时间的改变，组织内血液的灌注状态和氧合状态已发生改变，难以采集到同一时间点组织内不同波段的光谱值进行分析，致使无法有效对数据进行分析。(2)现有的含氧血红蛋白含量和脱氧血红蛋白含量探测的光谱装置所探测的漫反射光谱数据绝大多数来自于组织表面反射的光线，而这部分光线并未携带组织内部的光谱信息而成为背景，使得数据分析的敏感性和准确性大大降低。(3)静息状态下与激活状态下组织内氧合状态的差异较小，目前的光谱装置的探测方法和图像处理方式均不能敏感的将激活区准确的定位出来。

因此，需要设计与现有探测含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白含量的光谱成像仪不同的光谱探测与分析系统，并建立起相应的数据处理方法，以去除组织表面光线反射带来的背景，降低系统噪声；实现同时采集不同波段的光谱信息并进行分析，提高时间分辨率，减少误差；通过数据处理放大静息状态下与激活状态下组织内氧合状态的差异，增加功能区探测的敏感性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于可调偏振的双波段光谱成像仪及其光谱测定方法，其不但可以去除表面光线反射带来的背景，降低系统噪声；而且可实现同时采集不同波段的光谱信息并进行分析，可提高时间分辨率，减少误差；还可以放大静息状态下与激活状态下脑组织内氧合状态的细微差异，增加定位的敏感性。

本发明的基于基于可调偏振的双波段光谱成像仪，包括：

光源组件，用于形成线偏振光；

分光棱镜Ⅰ，将线偏振光反射聚焦在待检测生物组织上并对从待检测生物组织返回的光透射；

还包括用于成像的成像系统，成像系统包括：

成像物镜，用于自待检测生物组织返回并经分光棱镜Ⅰ的光经过并成像；

分光棱镜Ⅱ，沿成像光路路径设置在成像物镜后方用于将成像光路路径分成透射光路径和反射光路径；

滤光片Ⅰ，对应分光棱镜Ⅱ的透射光路径设置用于第一特定波段光通过；

滤光片Ⅱ，对应分光棱镜Ⅱ的反射光路径设置用于第二特定波段光通过；

成像系统还包括一一对应滤光片Ⅰ和滤光片Ⅱ设置的第一波段探测器和第二波段探测器；

光谱成像仪还包括用于去除成像光路中非目标光的检偏片，检偏片的偏振方向与光源组件所形成的线偏振光的偏振方向垂直。