[发明专利]层析内窥显微光谱成像装置

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体地涉及一种层析内窥显微光谱成像装置。

背景技术

肿瘤是严重威胁人类健康的重大疾病。近三十年，全球癌症(恶性肿瘤)发病数以年均3％～5％的速度递增，癌症已成为人类最重要的死因之一。目前临床研究发现，肿瘤早期不伴转移，容易切除，因此，肿瘤的早期发现、早期诊断是提高肿瘤治疗水平、降低治疗成本、提高愈后生活质量的关键。大量研究表明90％以上的肿瘤来源于上皮细胞的病变，且在癌症发生发展过程中会发生分子和细胞水平的变异。基于光纤束的高分辨率光学内窥成像技术，能达到微米或者亚微米的分辨率，使内镜放大倍数达1000倍，相对于其他医学成像技术(如CT、MRI、PET等)具有无损、实时、在体检测微小肿瘤性病变等技术优势，能够更好地提高肿瘤的早期诊断率。内窥成像的探头端可深入到活体内部，完成微米级在体实时无损检测，实现无需取样的“在体活检”，为早期细胞分子病变探测带来新的技术手段。

发明内容

考虑到上述问题而提出了本发明。本发明提供了一种层析内窥显微光谱成像装置，包括光发射单元、结构光单元、转向单元和探测单元，其中所述光发射单元用于发射光束；所述结构光单元用于将所述光束转变为结构光；所述转向单元用于转向所述结构光并透过样品的荧光；以及所述探测单元用于采集所述荧光并形成所述样品的空间图像和光谱信息。

示例性地，所述光发射单元包括：光源，用于发射准直光束；以及扩束组件，设置在所述光源的出口处，用于将所述准直光束扩束。

示例性地，所述扩束组件包括依次设置的窄带滤光器和扩束器，其中所述窄带滤光器用于对所述准直光束进行滤光；所述扩束器用于对滤光后的光束进行扩束。

示例性地，所述转向单元为二向色镜。

示例性地，所述结构光单元包括：数字微镜装置；或者空间光调制器；或者光栅和控制所述光栅移动的驱动器。

示例性地，所述装置还包括设置在所述转向单元下游的内窥单元，所述内窥单元用于将转向的光束传导并聚焦到样品上、并接收样品发出的荧光；所述荧光经所述转向单元后由所述面阵探测单元采集。

示例性地，所述内窥单元包括耦合物镜和成像光纤束，其中：所述耦合物镜设置在所述成像光线束的一端，用于将所述聚焦的光束耦合进入所述光纤束的近端；以及所述成像光纤束用于传导进入的光束。

示例性地，所述内窥单元还包括微型物镜，所述微型物镜设置在所述成像光线束的另一端，用于将所述光纤束传导的光束聚焦到所述样品上。

示例性地，所述探测单元包括面阵探测单元、光谱探测单元和切换控制单元，其中：所述面阵探测单元，用于采集荧光并形成样品的空间图像；所述光谱探测单元，用于采集荧光并形成样品的光谱信息；所述切换控制单元，用于对所述面阵探测单元和所述光谱探测单元进行切换选择。

示例性地，所述探测单元还包括第一聚焦透镜，所述第一聚焦透镜设置在所述面阵探测单元与所述切换控制单元之间，用于将所述样品发出的荧光聚焦到所述面阵探测单元。

示例性地，所述光谱探测单元为光谱相机。

示例性地，所述探测单元还包括第二聚焦透镜，所述第二聚焦透镜设置在所述光谱探测单元与所述切换控制单元之间，用于将所述样品发出的荧光聚焦到所述光谱探测单元。

示例性地，所述光谱探测单元包括依次设置的棱镜-光栅-棱镜、汇聚透镜和面阵探测器，其中所述棱镜-光栅-棱镜用于对所述转向单元透射的荧光进行色散分光；所述汇聚透镜用于将色散分光后的荧光聚焦到所述面阵相机的光敏面上；所述面阵探测器用于形成所述光谱信息。

示例性地，所述探测单元还包括依次设置在所述切换控制单元和所述光谱探测单元之间的第二聚焦透镜和准直透镜，其中所述第二聚焦透镜用于将所述样品发出的荧光聚焦；以及所述准直透镜用于对通过聚焦后的荧光进行准直。

示例性地，所述探测单元还包括设置在所述第二聚焦透镜下游的长通滤光器，用于滤除杂散光。

该层析内窥显微光谱成像装置采用面光源对样品进行激发，并使用探测单元对样品激发光探测，可以大大提高组织分子的成像速度，可实现实时空间成像，还可以获取样品的光谱信息。在层析内窥显微光谱成像装置中使用结构光重建技术，解决了宽场成像本身由于聚焦平面上下层背景光的干扰而造成的图像模糊问题。

附图说明